DE4042156A1 - Verfahren zur reinigung von mitomycin c - Google Patents

Verfahren zur reinigung von mitomycin c

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Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Reinigung von Mitomycin C aus der Kultur eines Mitomycin C-erzeugenden Mikroorganismus.
Mitomycin C ist ein anti-Tumor-Antibiotikum, das durch Züchtung eines zur Art Streptomyces caespitosus gehörenden Mikroorganismus erhalten wird, und wird schon viele Jahre klinisch verwendet.
Für die Reinigung von Mitomycin C aus der durch Züchtung des vorstehend genannten Mikroorganismus erhaltenen Kultur, ist die Aktivkohle-Adsorptionsmethode bekannt, die die Zugabe von Aktivkohle zu dem durch Entfernen der Zellen erhaltenen Kulturfiltrat für die Adsorption von Mitomycin C und die Elution von Mitomycin C mit einem organischen Lösungsmittel umfaßt; oder eine Reinigungsmethode, die die Extraktion von im Kulturfiltrat enthaltenem Mitomycin C mit einem organischen Lösungsmittel und eine Aluminat- oder Gegenstromverteilungschromatographie des erhaltenen Konzentrats von Mitomycin C umfaßt (Verfahren A: JP-A- 17 897/60, US-A-36 60 578).
Als Verbesserung des vorstehend erwähnten Verfahrens ist eine Methode bekannt, die Adsorption des Kulturfiltrats auf ein Adsorptionsharz mit umgekehrter Phase, Elution von Mitomycin C mit einem Lösungsmittel wie Aceton, Methanol oder Ethanol, Konzentrierung des Eluats durch Entfernen des Lösungsmittels, Sättigung des Konzentrats mit Natriumchlorid zum Lösen des gesättigten Konzentrats in Chloroform, Verwendung des Chloroformextraktes für die Aluminat- Säulenchromatographie, Elution des adsorbierten Bereichs von Mitomycin C mit Methanol, Konzentrierung des Eluats und Zugabe von Ether, Petrolether, Benzin oder Ligroin zu dem Konzentrat umfaßt, wobei kristallines Mitomycin C erhalten wird (Verfahren B: JP-A-9094/61).
Das vorstehend beschriebene Verfahren A weist Schwierigkeiten auf, da Verfahrensschritte wie die Elution nach der Adsorption an Aktivkohle und die Extraktion mit einem organischen Lösungsmittel, einen niedrigen Wirkungsgrad aufweisen und daher die erhaltene Ausbeute an Mitomycin C niedrig ist.
Auch bei Verfahren B hat z. B. Duolite S-30 (Duolite Co., Ltd.), das speziell als Adsorptionsharz mit reverser Phase verwendet wird, eine geringe Adsorptionsfähigkeit von Mitomycin C, so daß große Mengen des Harzes und Lösungsmittels verwendet werden müssen. Die Extraktionseffizienz ist bei der Extraktion mit Chloroform niedrig, so daß eine große Menge Chloroform verwendet und der Extraktionsschritt wiederholt werden muß. Weiter umfassen die Schritte der Mitomycin C-Elution und -Isolation aus dem Aluminat-Adsorptionsbereich nach der Chromatographie komplizierte Verfahrensschritte und sind im Hinblick auf die Bedingungen am Arbeitsplatz nicht wünschenswert. Zusätzlich ist die Reinheit des erhaltenen Eluats nicht sehr hoch. Die aus dem Eluat erhaltenen Kristalle sind von der Reinheit ungenügend und müssen umkristallisiert werden. Dadurch wird der für alle Reinigungsschritte benötigte Zeitraum verlängert. Somit ergeben die bekannten Verfahren verschiedene Schwierigkeiten.
Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Verfahren zur Reinigung von Mitomycin C bereitzustellen, das in technischem Maßstab mit hoher Produktivität durchgeführt werden kann. Diese Aufgabe wird durch die Erfindung gelöst.
Gegenstand der Erfindung ist somit ein Verfahren zur Reinigung von Mitomycin C, umfassend:
a. Behandlung der Kultur eines Mitomycin C-erzeugenden Mikroorganismus mit einem Adsorptionsharz mit reverser Phase zur Adsorption des Mitomycin C an das Harz,
b. Elution des Mitomycin C mit Ethylacetat aus dem Harz,
c. Zugabe eines Phosphatpuffers zum Eluat und dann Abziehen des Ethylacetats,
d. Chromatographie des nach dem Abziehen verbleibenden Rückstandes unter Druck über eine Säule, die mit einem einen kleinen Partikeldurchmesser aufweisenden Adsorbens mit reverser Phase gepackt ist, zur Adsorption des Mitomycin C an das Harz,
e. Elution des Mitomycin C mit wäßrigem Methanol unter Druck aus dem Harz,
f. Behandlung des Eluats mit einem Adsorptionsharz mit reverser Phase zur Adsorption des Mitomycin C an das Harz,
g. Elution des Mitomycin C mit Methanol aus dem Harz, und
h. Konzentrierung des Methanoleluats zur Kristallisation des Mitomycin C.
Nachfolgend wird das erfindungsgemäße Verfahren zur Reinigung von Mitomycin C detailliert beschrieben.
a) Das Kulturfiltrat, das durch Abtrennen der Zellen aus der nach bekannten Methoden erhaltenen Kultur (z. B. JP- A-17 89 860) erhalten wird, wird gekühlt. Nachdem der pH- Wert mit Phosphorsäure auf 6,8 bis 7,0 eingestellt worden ist, wird das Kulturfiltrat über ein Adsorptionsharz mit reverser Phase chromatographiert.
Hierbei wird vorzugsweise ein Polystyroldivinylbenzol als Adsorptionsharz mit reverser Phase verwendet, anstelle von Doulite S-30, einem phenolischen Harz, das bisher verwendet worden ist. Ein Beispiel des Harzes ist DIAION SP-207 (Produkt von Mitsubishi Kasei Corporation). Die verwendete Menge des Harzes ist im Bereich von 300 bis 500 ml, im allgemeinen 400 ml im Fall von DIAION SP-207, für 1 g Mitomycin C; dagegen werden von Duolite S-30 3 Liter benötigt.
b) Dann wird das Harz, an welches Mitomycin C adsorbiert worden ist, gewaschen und danach wird Mitomycin C mit Ethylacetat eluiert. Die Menge des verwendeten Ethylacetats zur Elution ist im allgemeinen 1,5 bis 2 Liter pro 1 Liter Harz.
Durch die Verwendung von DIAION SP-207 als adsorbierendes Harz anstelle von Duolite S-30 wird die Adsorptionsfähigkeit von Mitomycin C an das Harz verbessert und die Menge des verwendeten Elutionsmittels wird stark reduziert.
c) Weiter wird die 1- bis 2-fache Menge Phosphatpuffer (0,01 Mol/Liter Natriumphosphat), der einen pH-Wert von 6,5 bis 8,0 aufweist, zu dem erhaltenen Ethylacetateluat gegeben. Das Ethylacetat wird unter verringertem Druck abgezogen, wobei Mitomycin C enthaltender Phosphatpuffer erhalten wird. Bei dieser Behandlung wird keine große Menge des organischen Lösungsmittel benötigt und die Durchführung ist einfach, verglichen mit der üblichen Chloroformextraktion. Ferner kann durch die Verwendung solcher Puffer auch ein möglicher Zerfall von Mitomycin C während der Konzentration verhindert werden.
d) und e) Der so erhaltene, Mitomycin C enthaltende Phosphatpuffer wird über eine Säule, die mit einem einen kleinen Partikeldurchmesser aufweisenden Adsorbens mit reverser Phase gepackt ist, chromatographiert. Nach dem Waschen mit Wasser wird das adsorbierte Mitomycin C mit wäßrigem Methanol eluiert. Um das Mitomycin C aus einer großen Probenmenge in einer hohen Ausbeute mit guter Trennung in einem kurzen Zeitraum abzutrennen, ist es im allgemeinen vorteilhaft, diese Verfahrensschritte unter Druck durchzuführen (sogenannte Hochdruckflüssigkeitschromatographie, nachstehend als HPLC-Methode bezeichnet).
Bei der HPLC-Methode wird als Adsorbens mit reverser Phase z. B. octadecyliertes Silicagel verwendet, das für die Behandlung einer großen Probenmenge in technischem Maßstab geeignet ist. Beispiele für das Silicagel sind ODS-AQ60 und ODS-AQ120 (Produkte von Yamamura Chemical).
Das Adsorbens hat im Hinblick auf die behandelte Probenmenge und Trenneigenschaft einen Partikeldurchmesser von 10 bis 200 µm, vorzugsweise etwa 50 µm. Das Adsorbens wird im allgemeinen in einer Menge von 200 bis 300 ml pro 1 g Mitomycin C verwendet. Der Druck bei der Adsorption und Elution von Mitomycin C ist 10 bis 50 kg/cm². Die Konzentration des zur Elution verwendeten wäßrigen Methanols ist vorzugsweise 20 bis 40%. Die Raumgeschwindigkeit während der Elution ist 1 bis 5.
Die HPLC-Methode ist der üblichen Aluminat- Säulenchromatographie in Bezug auf Reinigung, Durchführbarkeit und die Bedingungen am Arbeitsplatz, überlegen.
f) Dann wird zur Konzentrierung des durch die chromatographische Trennung verdünnten Mitomycin C die Konzentration von Methanol in der die eluierte Mitomycin C-Fraktion enthaltenden wäßrigen Methanollösung auf 10% oder weniger eingestellt, die dann wieder über eine kleine Menge Adsorptionsharz mit reverser Phase chromatographiert wird. Als Adsorptionsharz wird das vorstehend beschriebene Polystyroldivinylbenzolharz bevorzugt, und z. B. DIAION SP-207 verwendet. Die Menge des verwendeten Harzes ist 80 bis 100 ml pro 1 g Mitomycin C.
g) Die Elution wird mit Methanol durchgeführt. Im allgemeinen werden 2 bis 3 Liter Methanol pro 1 Liter Harz verwendet.
h) Die Mitomycin C-Fraktion enthaltende, mit Methanol eluierte Lösung wird unter reduziertem Druck auf 200 bis 250 g/Liter konzentriert. Durch Stehenlassen des Konzentrats bei 5 bis 10°C für 5 bis 10 Stunden wird das Mitomycin C kristallisiert. Die Kristalle werden filtriert und getrocknet, wobei das erhaltene Mitomycin C eine hohe Reinheit aufweist.
Die Kristalle werden in bekannter Weise weiter umkristallisiert und anschließend chromatographisch behandelt, wobei ein Produkt hoher Reinheit erhalten wird. Im vorliegenden Kristallisationsverfahren kann Mitomycin C von hoher Reinheit, verglichen mit den bekannten Produkten, ohne Umkristallisation erhalten werden.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Reinigung von Mitomycin C zeichnet sich ferner durch eine verbesserte Ausbeute bei der Reinigung und verkürzte Durchführung aus.
Die erfindungsgemäßen Ausführungsformen werden unter Bezugnahme auf das folgende Beispiel und Referenzbeispiel erklärt.
In dem Beispiel und Referenzbeispiel wurde die Reinheit von Mitomycin C durch HPLC unter den im nachfolgenden beschriebenen Bedingungen analysiert.
Säule:
YMC AM-312 ODS, 6Φ×150 mmL
Elutionsmittel: 20% Methanol : 80% 0,01 M Ammoniumacetat, pH 6,5
Elutionsrate: 1 ml/min
Temperatur: 35°C
Detektion: UV (254 nm)
Beispiel
4500 Liter einer 500 g Mitomycin C enthaltenden Kultur werden mit 300 kg Radiolite #500 (Showa Chemical Industry) als Filterhilfe versetzt. Das Gemisch wird durch eine Filterpresse filtriert. Nachdem Phosphorsäure zur Einstellung des pH-Wertes auf 7 zu 5000 Liter des erhaltenen Filtrats gegeben worden ist, wird das Gemisch, mit einer Geschwindigkeit von 1000 Liter/Std. über eine mit 2000 Liter DIAION SP-207 gepackte Säule chromatographiert. Nach dem Waschen der Säule mit Wasser werden 400 Liter Ethylacetat mit einer Geschwindigkeit von 200 Liter/Std. aufgegeben, wobei 400 Liter Eluat erhalten werden. Das Eluat enthält 436 g Mitomycin C. Nachdem 400 Liter Phosphatpuffer mit pH-Wert 7,5 zu dem Eluat gegeben worden sind, wird das Gemisch durch Abziehen des Ethylacetats unter reduziertem Druck konzentriert. Unter einem Druck von 20 kg/cm² werden 300 Liter der so erhaltenen wäßrigen Lösung über eine technische HPLC-Säule, die mit 80 Liter ODS-A120-S50 gepackt ist, bei einer Geschwindigkeit von 200 Liter/Std. chromatographiert. Nach dem Waschen mit 80 Liter 10% methanolischer, wäßriger Lösung wird die Elution mit 600 Liter 30% methanolischer, wäßriger Lösung bei einer Raumgeschwindigkeit von 3 durchgeführt. Zu 80 Liter der 406 g Mitomycin C enthaltenden Fraktion werden 160 Liter Wasser gegeben. Das Gemisch wird mit einer Geschwindigkeit von 150 Liter/Std. Über eine mit 30 Litern DIAION SP-207 gepackte Säule chromatographiert. Nachdem das Wasser aus dem Harz eluiert ist, wird die Elution mit Methanol durchgeführt, wobei 60 Liter der 380 g Mitomycin C (Reinheit 97,6%) enthaltenden, methanolischen Lösung erhalten werden. Die Lösung wird unter reduziertem Druck auf 1,9 Liter konzentriert und danach bei 5°C für 10 Stunden stehen gelassen. Die erhaltenen Kristalle werden filtriert und im Vakuum getrocknet, wobei 350 g Mitomycin C (Reinheit 99,7%) erhalten werden.
Referenzbeispiel
Phosphorsäure wird zu 5000 Litern der in ähnlicher Weise wie im vorstehenden Beispiel erhaltenen Kultur gegeben, wobei der pH-Wert auf 7 eingestellt wird, und das Gemisch wird mit einer Geschwindigkeit von 2000 Liter/Std. Über eine mit 1500 Liter Duolite S-30 gepackte Säule chromatographiert. Nach dem Waschen der Säule mit Wasser wird Aceton mit einer Geschwindigkeit von 2000 Liter/Std. aufgegeben, wobei 2000 Liter Eluat erhalten werden. Das Eluat enthält 434 g Mitomycin C. Nachdem 500 Liter Wasser zugegeben worden sind, wird das Gemisch durch Abziehen des Acetons unter reduziertem Druck konzentriert. Damit werden 300 Liter wäßrige Lösung erhalten. 35 kg Natriumchlorid werden in der wäßrigen Lösung gelöst. Dann werden 3 Liter Chloroform zu der Lösung gegeben und diese anschließend gerührt. Nachdem die Chloroformphase abgetrennt worden ist, wird wieder Chloroform zu der wäßrigen Phase zugegeben. Nach dem Rühren wird die Chloroformphase abgetrennt. Dieser Schritt wird 5 mal wiederholt, wobei 1500 Liter Chloroformextrakt erhalten werden. Danach beträgt der Gehalt an Mitomycin C 415 g. Nachdem der Extrakt in 10 Portionen zu 150 Liter aufgeteilt worden ist, wird jede Portion über 10 mit 3 Litern Aluminat, das zuvor bei 120°C für 20 Stunden zur Aktivierung getrocknet worden ist, gepackten Säulen chromatographiert. Dann werden 4 Liter 3% Methanol enthaltendes Chloroform über die Säule gegeben. Nachdem das Lösungsmittel entfernt worden ist, wird die Aluminatschicht aus der Säule entfernt und die Bereiche, in denen Mitomycin C adsorbiert ist, werden aus den 10 Säulen herausgeschnitten. Durch 30 Minuten Rühren in 50 Liter Methanol und anschließendes Filtrieren werden 336 g Mitomycin C (Reinheit 80,4%) enthaltendes Filtrat erhalten. Das Filtrat wird unter vermindertem Druck auf 1,7 Liter konzentriert und bei 5°C für 10 Stunden stehengelassen. Die erhaltenen Kristalle werden filtriert und im Vakuum getrocknet, wobei 296 g Mitomycin C (Reinheit 97,4%) erhalten werden.
Die Kristalle werden in 90 Liter Methanol gelöst, und die Lösung wird unter vermindertem Druck auf 1,5 Liter konzentriert und bei 5°C für 10 Stunden stehengelassen. Die umkristallisierten Kristalle werden filtriert und im Vakuum getrocknet, wobei 272 g Mitomycin C (Reinheit 99,7%) erhalten werden.

Claims (7)

1. Verfahren zur Reinigung von Mitomycin C, umfassend die Schritte:
a. Behandlung der Kultur eines Mitomycin C-erzeugenden Mikroorganismus mit einem Adsorptionsharz mit reverser Phase zur Adsorption des Mitomycin C an das Harz,
b. Elution des Mitomycin C mit Ethylacetat aus dem Harz,
c. Zugabe von Phosphatpuffer zu dem Eluat und dann Abziehen des Ethylacetats,
d. Chromatographie des nach dem Abziehen verbleibenden Rückstandes unter Druck über eine Säule, die mit einem einen kleinen Partikeldurchmesser aufweisenden Adsorbens mit reverser Phase gepackt ist, zur Adsorption des Mitomycin C an das Harz,
e. Elution des Mitomycin C mit wäßrigem Methanol unter Druck aus dem Harz,
f. Behandlung des Eluats mit einem Adsorptionsharz mit reverser Phase zur Adsorption des Mitomycin C an das Harz,
g. Elution des Mitomycin C mit Methanol aus dem Harz, und
h. Konzentrierung des Methanoleluats zur Kristallisation des Mitomycin C.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Adsorptionsharz mit reverser Phase in den Schritten
a) und f) ein Polystyroldivinylbenzolharz ist.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der pH-Wert des Phosphatpuffers in Schritt c) 6,5 bis 8,0 ist.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das einen kleinen Partikeldurchmesser aufweisende Adsorbens mit reverser Phase in Schritt d) ein octadecyliertes Silicagel ist.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das octadecylierte Silicagel einen Partikeldurchmesser von 10 bis 200 µm aufweist.
6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Druck in den Schritten d) und e) 10 bis 50 kg/cm² beträgt.
7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Konzentration des wäßrigen Methanols für die Elution in Schritt e) 20 bis 40% beträgt.
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