DE1056326B - Verfahren zur Gewinnung von Novobiocin - Google Patents

Verfahren zur Gewinnung von Novobiocin

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DE1056326B
DE1056326B DEU5380A DEU0005380A DE1056326B DE 1056326 B DE1056326 B DE 1056326B DE U5380 A DEU5380 A DE U5380A DE U0005380 A DEU0005380 A DE U0005380A DE 1056326 B DE1056326 B DE 1056326B
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Germany
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novobiocin
solution
buffer solution
aqueous
extract
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DEU5380A
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English (en)
Inventor
Alma Dietz
Clarence Deboer
Charles Giles Smith
Malcolm Edward Bergy
Herman Hoeksema
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Pharmacia and Upjohn Co
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Upjohn Co
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Publication date
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07HSUGARS; DERIVATIVES THEREOF; NUCLEOSIDES; NUCLEOTIDES; NUCLEIC ACIDS
    • C07H17/00Compounds containing heterocyclic radicals directly attached to hetero atoms of saccharide radicals
    • C07H17/04Heterocyclic radicals containing only oxygen as ring hetero atoms
    • C07H17/06Benzopyran radicals
    • C07H17/065Benzo[b]pyrans
    • C07H17/075Benzo[b]pyran-2-ones

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
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  • Health & Medical Sciences (AREA)
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  • Biotechnology (AREA)
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  • Genetics & Genomics (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Preparation Of Compounds By Using Micro-Organisms (AREA)

Description

  • Verfahren zur Gewinnung von Novobiocin Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Isolierung und Reinigung von Novobiocin.
  • Novobiocin, 7-[4-(Carbamoyloxy)-tetrahydro-3-oxy-5-methoxy-6,6-dimethylpyranyl-2-oxy]-4-oxy-3-[4-oxy-3-(3-methyl-2-butenyl)-benzamido]-8-methylcumarin ist ein neues Antibiotikum, das folgende Strukturformel hat Es bildet sich bei der Kultivierung von Mikroorganismen, z. B. des Streptomyces niveus sowie dessen Mutanten und Varianten. Aus dem dabei erhaltenen Fermentierungsmedium wird das Novobiocin gemäß Erfindung in der nachfolgend beschriebenen Weise isoliert und gereinigt.
  • Aus dem erhaltenen Fermentierungsmedium wird das Novobiocin zunächst in ein organisches Lösungsmittel übergeführt. Dieses kann in der Weise geschehen, daß man das Novobiocin fällt, beispielsweise indem man die Lösung stark sauer macht, dann das ausgefallene Novobiocin in einem organischen Lösungsmittel aufnimmt, wobei man entweder die wäßrige Novobiocinniederschlag enthaltende Lösung mit dem organischen Lösungsmittel behandelt oder den nach dem Filtrieren erhaltenen Novobiocinniederschlag mit einem organischen Lösungsmittel extrahiert. Es hat sich jedoch als vorteilhaft erwiesen, das Novobiocin mit einem mit Wasser nicht mischbaren Lösungsmittel direkt aus dem wäßrigen Medium, in dem das Novobiocin gelöst oder suspendiert enthalten ist, zu extrahieren. Die wäßrige Lösung wird zunächst angesäuert, um, und wie erforderlich, zu gewährleisten, daß das Novobiocin im wesentlichen in einer sauren Form, z. B. als freie Säure oder saures Salz in Abwesenheit des dibasischen Salzes vorliegt. Es ist nicht unbedingt notwendig, daß die Lösung so stark angesäuert wird, daß das Novobiocin vollständig ausfällt. Vorteilhafterweise wird der pH-Wert so hoch gehalten, daß die Ausfällung der Novobiocinsäure auf einem Minimum bleibt. Unter diesen Bedingungen liegt das Novobiocin in wäßriger Lösung und/oder Suspension in Form der freien Säure und/oder des sauren Salzes vor und kann wie die freie Säure in einfacher Weise in die Lösungsmittelphase übergeführt werden. Der so erhaltene Lösungsmittelextrakt wird dann seinerseits mit einer wäßrigen alkalischen Pufferlösung extrahiert, wobei der pH-Wert der Pufferlösung vorteilhafterweise auf einem Wert gehalten wird, daß das Novobiocin hauptsächlich in Form seines dibasischen Salzes vorliegt. Bei Einhaltung dieser Bedingungen läßt sich das Novobiocin in einfacher Weise in die wäßrige Phase überführen. Aus der wäßrigen Pufferlösung kann das Novobiocin durch eine weitere Lösungsmittelextraktion bei einem pH-Wert, bei welchem das Novobiocin im wesentlichen in Form seines monobasischen Salzes vorliegt, isoliert werden, wobei man es aus dem Lösungsmittelextrakt zur Kristallisation bringen kann. Man kann es aber auch direkt aus dem Extrakt der Pufferlösung zur Kristallisation bringen, indem man den. Extrakt der Pufferlösung so weit ansäuert, daß das Novobiocin in Form der freien Säure ausfällt. Man kann aber auch so vorgehen, daß man die wäßrige Phase so weit ansäuert, daß sich etwas freie Säure bildet, ein mit Wasser mischbares organisches Lösungsmittel zufügt, um. die Verunreinigungen in Lösung zu halten, und dann weitere Säure zusetzt, um einen pH-Wert aufrechtzuerhalten, bei welchem Novobiocin in Form der freien Säure aus der erhaltenen wäßrigen organischen Lösungsmittelextraktion auskristallisiert.
  • Nach einer Ausführungsform des Verfahrens der Erfindung wird das gesamte Kulturmedium bei einem pH-Wert zwischen etwa 7 und etwa 10, vorzugsweise bei etwa 8, filtriert und das- Filtrat auf einem pH-Wert zwischen etwa 2 und etwa 7, vorzugsweise auf etwa 6, mit Mineralsäure, wie Schwefelsäure, Salzsäure, Phosphorsäure u. dgl., eingestellt und die Lösung mit einem geeigneten Lösungsmittel, wie einem niedrigen Alkylacetat, vorzugsweise n-Butylacetat, Amylacetat, Äthylacetat u. dgl., extrahiert. Hierfür eignen sich auch andere Lösungsmittel, z. B. mit Wasser nicht mischbare niedere Alkohole, wie n-Butanol, n-Amylalkohol, Isopropylalkohol u. dgl., mit Wasser nicht mischbare niedere Alkanole, wie Methyl-isobutylketon, Methylisopropylketon u. dgl. Der dabei erhaltene Lösungsmittelextrakt des Novobiocins wird dann mit einer alkalischen wäßrigen Pufferlösung extrahiert, wie Alkalicarbonat, das auf einen pH-Wert von etwa 8 bis 11, vorzugsweise auf etwa 10, eingestellt ist. Aus der wäßrigen Pufferlösung kann das Novobiocin durch Zusatz einer Mineralsäure, wie Schwefelsäure, Salzsäure u. dgl., zur Kristallisation gebracht werden. Man kann aber auch das Novobiocin aus der wäßrigen Pufferlösung mit einem mit Wasser mischbaren organischen Lösungsmittel fällen und auf einen pH-Wert zwischen etwa 2 bis etwa 7 ansäuern, um etwas Novobiocin in Form der freien Säure freizusetzen, die in dem dabei gebildeten wäßrigen Lösungsmittel unlöslich ist. Man kann hierzu jedes mit Wasser mischbare organische Lösungsmittel verwenden. Als Beispiele hierfür seien angegeben: Methanol, Äthanol, Propanol, Isopropanol, tert.-Butanol, Aceton, Glycerin, Äthylenglycol, Propylenglycol, Diäthylenglycol und Glycolmonoäther, wie Monomethyl- und Monoäthyläther von Äthylenglycol und Propylenglycol. Man kann aber auch das Novobiocin aus der wäßrigen alkalischen Pufferlösung mit einem organischen Lösungsmittel extrahieren und nötigenfalls das gesamte Verfahren wiederholen um ein Antibiotikum eines höheren Reinheitsgrades herzustellen.
  • Das Verfahren der Erfindung soll an Hand folgender Beispiele näher erläutert werden.
  • Beispiel 1 In einen 500-ccm-Erlenmeyerkolben werden 100 ccm eines sterilen Mediums folgender Zusammensetzung gegeben: Glucosemonohydrat . . . ................ 10 g Natriumchlorid ...................... 5 g Pepton, Difco ....................... 5 g Fleischextrakt ....................... 10 g Leitungswasser q. s. .................. 1 1 Nach der Verdampfung mit einer wäßrigen Sporensuspension von Streptomyces niveus (das auf einem üblichen Maltose-Trypton-Schrägagar erhalten worden war) wird der das Medium enthaltende Kolben auf einer hin- und hergehenden Schüttelapparatur bei 28° C 72 Stunden lang bebrütet. Das erhaltene Produkt ist die Vorkultur.
  • 121 eines sterilen Mediums, das folgende Zusammensetzung hat Glucosemonohydrat ................... 25 g Baumwollsamenmehl (extrahiert) ....... 40 g Leitungswasser q. s. .................. 1 1 die sich in einem 251 fassenden Fermentierbehälter aus rostfreiem Stahl befinden, beimpft man mit 25 ccm der oben beschriebenen Vorkultur. Die Kultur bebrütet man 2 Tage bei 28° C unter Rühren und Belüftung (61 pro Minute). Das erhaltene Produkt ist die Saatkultur.
  • 2501 eines sterilen Fermentierungsmediums folgender Zusammensetzung Glucosemonohydrat ................... 14 g Stärke............................... 12,5 g Distiller's solubles .................... 20 g Leitungswasser q. s. .................. 11 die sich in einem 3781 fassenden, mit Harz ausgekleideten Stahlfermentierungsgefäß befinden, wurden mit 121 der oben beschriebenen Saatkultur beimpft. Das Fermentierungsmedium wurde auf einer Temperatur von 28° C gehalten, mit einem Rührer vom Saugrohrtyp mit einer Geschwindigkeit von 280 Touren pro Minute gerührt und belüftet, wobei der Verbrauch 5,66 m3 pro Stunde betrug. Um die Schaumbildung zu bekämpfen, wurden zu Beginn 300 ccm Lard-Öl und im weiteren Verlauf der Fermentierung 600 ccm einer 1 °/oigen Lösung von Octadecanol in Lard-Öl zugefügt. Nach 114 Stunden wurde die Würze geerntet.
  • 2251 dieser Würze wurden mit 140 ccm einer 50°/oigen Natronlauge auf einen pH-Wert von 8,1 eingestellt. Dann filtrierte man die Lösung unter Verwendung von 10 kg einer Infusorienerdefilterhilfe, stellte das pH der geklärten Würze mit 30 ccm konzentrierter Schwefelsäure auf einen Wert von 6 ein und extrahierte mit 701 Amylacetat. Die Amylacetatlösung, die antibiotische Aktivität aufwies, extrahierte man dann mit 181 einer 10°/oigen wäßrigen Natriumcarbonatlösung bei einem pH-Wert von 10,2. Dann säuerte man die Carbonatlösung mit 90 ccm konzentrierter Schwefelsäure an, wobei man einen pH-Wert von 6,0 erhielt, und extrahierte mit 41 Amylacetat. Der Extrakt, der antibiotische Aktivität aufwies, wurde durch Destillation auf 325 ccm, die 33,8 g festes Produkt enthielten, eingeengt. Zu 50 ccm dieses Konzentrates gab man 80 ccm Aceton und 140 ccm Skellysolve B (Petrolätherfraktion, die im wesentlichen aus n-Hexan besteht). Dann wurde die Lösung 16 Stunden gerührt, der Niederschlag abfiltriert und im Vakuum getrocknet. Man erhielt 2,0 g (40 °/a Ausbeute) an im wesentlichen reinem kristallinem Novobiocin mit einer Wirksamkeit von 1000 mcg/mg (Klebsiella pneumoniae, biologischer Test), Schmp. zwischen 174 und 178° C.
  • Beispiel 2 Zu 2251 des im Beispiel 1 beschriebenen fermentierten Mediums fügte man 140 ccm 50%iger Natronlauge, wobei ein pH-Wert von 8,1 erhalten wurde. Die Mischung filtrierte man unter Verwendung von 10 kg Filterhilfe und stellte den pH-Wert der geklärten Würze durch Zusatz von 30 ccm konzentrierter Schwefelsäure auf 6 ein und extrahierte das in dem Filtrat enthaltene Novobiocin mit 721 Butylacetat. Die Butylacetatlösung, die antibiotische Wirksamkeit aufwies, extrahierte man dann mit 181 einer nahezu 0,5 molaren wäßrigen Carbonatpufferlösung bei einem pH-Wert von 10,2. Die 0,5molare wäßrige Carbonatpufferlösung wurde durch Lösen von 49,0 g wasserfreiem Natriumcarbonat und 4,2 g Natriumbicarbonat in deionisiertem Wasser hergestellt. Die erhaltene Lösung wies einen pH-Wert von etwa 9 bis etwa 10,5 auf und wurde durch Zusatz von Natriumhydroxyd oder Schwefelsäure auf den gewünschten pH-Wert eingestellt. Die die antibiotische Aktivität aufweisende Pufferlösung fügte man zu 4,51 Aceton und stellte den pH-Wert auf 6,0 bis 6,3 ein, während man die Mischung bei Raumtemperatur rührte, bis die Kristallisation beendet war. Die nach der Filtration erhaltenen v Kristalle löste man in 250 ccm Aceton, filtrierte die Lösung, verdünnte mit dem, gleichen Volumen an deionisiertem Wasser und rührte die Mischung bei Raumtemperatur, bis die Kristallisation im wesentlichen beendet war, filtrierte wiederum und trocknete die erhaltenen Kristalle im Vakuum. Das in dieser Weise erhaltene kristalline Novobiocin war im wesentlichen gleich dem, das nach der im Beispiel l beschriebenen Weise erhalten wurde, mit der Ausnahme, daß die Ausbeute etwa 48 °/° betrug.
  • Beispiel 3 Zu 2251 des im Beispiel 1 beschriebenen fermentierten Mediums fügte man Filterhilfe zu, filtrierte die Mischung und wusch den erhaltenen Filterkuchen mit warmem Wasser. Das Volumen der vereinigten Filtrate und Waschwässer war etwa um ein Fünftel größer als das des Fermentierungsmediums vor der Filtration. Das Filtrat extrahierte man in einer Podbielniak-Gegenstrom-Extraktionsapparatur mit 751 Äthylacetat. Die Äthylacetatlösung, die antibiotische Wirksamkeit aufwies, wurde dann mit 181 einer wäßrigen Carbonatpufferlösung, die auf einen pn-Wert von 10,2 eingestellt war, extrahiert und der Pufferextrakt mit 100 ccm einer 600%igen Schwefelsäure auf einen pn-Wert von 2,0 angesäuert, wobei das Novobiocin auskristallisierte, das man abfiltrierte und in der im Beispiel 2 beschriebenen Weise umkristallisierte. Beispiel 4 2251 des im Beispiel l beschriebenen fermentierten Mediums wurden filtriert und das darin enthaltene Novobiocin mit Äthylacetat extrahiert. Diesen Butylacetatextrakt trennte man von der restlichen Mischung ab, dampfte ihn zur Trockene ein und löste das rohe Novobiocin in 201 einer Boratpufferlösung bei einem. pH-Wert von 10,0. Zur Herstellung dieser Pufferlösung mischte man 43,9 ccm einer 0,1 n-Na O H-Lösung und 50,0 ccm einer 0,lmolaren H3B03 Lösung und verdünnte auf 100 ccm. Die Pufferlösung kann auch aus Borsäure, Kaliumchlorid und Natriumhydroxyd hergestellt werden. Die das Novobiocin enthaltende Pufferlösung wurde dann in derselben Weise behandelt, wie es für die Carbonatpufferlösung im Beispiel 2 beschrieben ist. °

Claims (1)

  1. PATENTANSPRUCH: Verfahren zur Gewinnung von Novobiocin aus geklärten, von Feststoffen befreiten Gärmedien, dadurch gekennzeichnet, daß man das Gärmedium bei einem pH-Wert von etwa 6 mit einem mit Wasser nicht mischbaren organischen Lösungsmittel extrahiert, den Lösungsmittelextrakt mit einer wäßrigen Pufferlösung bei einem pn-Wert von etwa 10 extrahiert, den mit der Pufferlösung erhaltenen Extrakt auf einen pH-Wert von etwa 6 ansäuert und aus dem angesäuerten Extrakt das Novobiocin gewinnt. Bei der Bekanntmachung der Anmeldung ist ein Prioritätsbeleg ausgelegt worden.
DEU5380A 1955-06-20 1956-06-19 Verfahren zur Gewinnung von Novobiocin Pending DE1056326B (de)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1151349B (de) * 1960-03-18 1963-07-11 Upjohn Co Verfahren zum Abtrennen des Novobiocins von den durch Saeure ausfaellbaren Begleitstoffen

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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