DE830243C - Verfahren zur Herstellung kristalliner Ammoniumsalze der Penicilline - Google Patents

Description

• Verfahren zur Herstellung kristalliner Ammoniumsalze der Penicilline Es ist bekannt, daB Kulturen gewisser Schimmelpilze von der Art des Penicillium notatum und Penicillium chrysogenum einen Wirkstoff enthalten, der das Wachstum pathogener Organismen unterdrückt. Dieser Wirkstoff ist allgemein als Penicillin bekannt, und seine Isolierung aus dem Kulturmittel mit nachfolgender Reinigung und chemischen Untersuchungen haben gezeigt, daß das Penicillin keine einheitliche chemische Substanz ist. Zur Zeit sind vier verschiedene chemische Körper isoliert worden, die als Penicillin F, G, X und K bezeichnet werden.
• Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf die Herstellung von kristallinen Ammoniumsalzen der genannten Penicilline. Bei der Gewinnung der Penicilline aus den Kulturmitteln, in denen sie gebildet werden, und beim Reinigen der auf diese Weise erhaltenen rohen Penicilline wird von ihren gewöhnlichen chemischen und physikalischen Eigenschaften Gebrauch gemacht. Die freien Penicilline sind organische Säuren, die unlöslich in Wasser und löslich in einer Anzahl organischer Lösungsmittel sind. Sie sind fähig, Salze zu bilden, die löslich in Wasser, aber unlöslich in organischen Lösungsmitteln sind. Demzufolge kann das Penicillin, das als Salz in dem Kulturmittel enthalten ist, durch Ansäuern und Extraktion mit organischen Lösungsmitteln sowie nachfolgender Neutralisation gewonnen werden. Dieses Verfahren kann wiederholt werden, um die Reinheit der Penicillinzubereitungen@zu verbessern. In gewissen Fällen kann die Reinigung durch Behandeln der wäßrigen Penicillinsalzlösungen oder der organischen Lösungen der freien Säuren mit Kohle o. dgl. unterstützt werden. Die sich ergebende wäßrige Lösung der Penicillinsalze, gewöhnlich der Natriumsalze, wird dann einer Gefriertrocknung unterworfen. Derartige Produkte zeigen im allgemeinen eine Wirksamkeit von 5oo bis iooo Einheiten pro Milligramm, aber sie enthalten noch eine Anzahl von Verureinigungen, die bei dem therapeutischen Gebrauch der Produkte zu beachten sind.
• Diese Verunreinigungen können teilweise dadurch entfernt werden, daß die Penicillinsalze in Form von kristallinen Ammoniumsalzen zur Abscheidung gebracht werden. Das folgende Verfahren ist hierfür vorgeschlagen worden.
• Die wäßrige Lösung der Penicillinsalve wird angesäuert und mit Chloroform extrahiert. Die abgetrennte wäßrige Lösung wird nochmals mit Chloroform extrahiert und im Vakuum konzentriert. Trockenes Benzol wird zu der Chloroformlösung ,hinzugefügt und trockenes gasförmiges Ammoniak einige Minuten durch die Lösung hindurchgeschickt, wodurch ein Niederschlag der Ammoniu.msalze der Penicilline in Form von Kristallen bewirkt wird. Die Kristalle werden dann mit Petroläther gewaschen, abgetrennt und getrocknet. Die auf diese Weise erhaltenen Kristalle enthalten noch gewisse Verunreinigungen, welche die Kristalle färben.
• Es ist vorzugsweise Gegenstand der vorliegenden Erfindung, höhere Ausbeuten an Ammoniumpenicillinsalzkristallen zu erhalten, die einen höheren Reinheitsgrad aufweisen.
• Bei der Herstellung kristalliner Amtnoniumpenicillinsalze wird von den Grundsätzen des bekannten Verfahrens der Herstellung kristalliner Ammoniumsalze Gebrauch gemacht, wie es oben geschildert wurde. Das Verfahren gemäß der Erfindung unterscheidet sich aber von diesem dadurch, daß die Ausfällung der Ammoniumsalze in einem organischen Lösungsmittel durchgeführt wird, das mit Wasser mischbar ist. Hierfür sind die mit Wasser mischbaren Ketone vorzugsweise zu verwenden, und von diesen Ketonen ergibt Aceton die besten Resultate. Bei der Verwendung von Aceton ergeben sich Kristalle von großer Reinheit, und die Ausbeuten wachsen ebenfalls im Vergleich zu denjenigen an, die sich bei der Anwendung der %-on anderen Autoren vorgeschlagenen :Methoden ergeben.. Es können jedoch auch andere Ketone, wie z. B. Butanon, Anwendung finden.
• Beispiele für andere mit Wasser mischbare organische Lösungsmittel sind aliphatische Alkohole, wie Äthanol, Propanol und Butanol, die ebenfalls bei dem erfindungsgemäßen Verfahren Anwendung finden können.
• Verschiedene Fermentationsmet'hoden sind für die Herstellung von rohen Lösungen der Penicilline in der zur Verfügung stehenden Literatur beschrieben worden, und durch sorgfältige Auswahl der Schimmelpilzstämme, durch den Gebrauch geeigneter Kulturlösungen und durch günstige Arbeitsbedingungen sind Werte erhalten worden, die bis zu 8oo Einheiten pro Milliliter gehen.
• Nach der Fermentation und Filtration zum Entfernen der Mycelmasse wird die filtrierte Penicillinlösung einer Vorkonzentration und einer Vorreinigung in der üblichen Art und Weise durch abwechselndes Eintragen der Penicilline in ein organisches Lösungsmittel und in eine verdünnte wäßrige alkalische Lösung oder Suspension unterworfen, oder es findet ein Absorptionsmittel Anwendung, aus dem die Penicilline nacheinander extrahiert werden. Kombinationen dieser beiden Konzentrierungs- und Reinigungsmethoden, können ebenfalls verwendet werden. Auf diese Weise wird eine rohe wäßrige Lösung der Salze der Penicilline erhalten, die im Mittel ungefähr iooo Einheiten pro Milligramm im Festen enthält. Solch eine Lösung wird vorzugsweise als Ausgangsmaterial für die Herstellung der kristallinen Ammoniumpenicillinsalze verwendet.
• Die rohe und gekühlte Penicillinlösung wird erst mit einem organischen Lösungsmittel, wie Chloroform, unter gleichzeitiger Ansäuerung geschüttelt, um die Penicillinsäuren in Freiheit zu setzen. Dies geschieht vorzugsweise bei einer Wasserstoffionenkonzentration von ungefähr a. Die Chloroformfraktion enthält nun alle Penicilline, ausgenommen von etwas Penicillin 1. Sie wird dann durch ein wasserabsorbierendes Mittel filtriert, um etwa emulgiertes Wasser zu entfernen und anschließend mit einem wasserfreien organischen Lösungsmittel gemischt, das mit Wasser mischbar .ist. Dies geschieht vorzugsweise in einem Betrag von l"/2 seines Volumens. Gasförmiges Ammoniak wird unter Schütteln durch die Lösung geleitet, bis die Wasserstoff-ionenkonzentration, gemessen mit einer Glaselektrode, ungefähr 5 bis 9 erreicht. Der vorzugsweise verwendete pH-Wert, innerhalb der angegebenen Grenzen, hängt von der Menge und der Art der Verunreinigungen der rohen Lösung ab. Wenn verhältnismäßig unreine Lösungen verwendet werden, wird der p11-Wert auf ungefähr 7 eingestellt, weil bei diesem Wert sich Kristalle von größerer Reinheit ergeben, als es bei Verwendung eines .höheren pH-Wertes der Fall ist. Schon eine vorhergehende Neutralisation bewirkt eine Kristallisation der freien Penicillinsäure als Ammoniumsalz. Die Salze «-erden in Ausbeuten von 8o bis iooo/o erhalten.
• Obgleich die so erhaltenen Ammoniumsalzkristalle weniger Verunreinigungen enthalten, als die bisher hergestellten, sind sie im allgemeinen noch schwachgelb.
• Gemäß der Erfindung können jedoch diese letzten Spuren von Verunreinigungen leicht durch Umkristallisation aus einem mit Wasser mischbaren organischen Lösungsmittel entfernt werden. Als solche können beispielsweise aliphatische Ketone, wie z. B. Aceton oder Butanon, oder ein mit Wasser mischbarer aliphatischer Alkohol, wie z. B. Äthanol, Propanol und Butanol, oder :Mischungen dieser Lösungsmittel verwendet werden. Zu diesem Zweck werden die Kristalle der Ammoniumsalze in einer Mischung eines mit Wasser mischbaren organischen Lösungsmittels und Wasser gelöst, wobei vorzugsweise i/2 Gewichtsteil Wasser und ein bis 2 Gewichtsteile des organischen Lösungsmittels. bezogen auf das Gewicht der Kristalle, verwendet werden, während die Lösung einer leichten Erwärmung unterworfen wird. Dann wird zusätzlich noch das mit Wasser mischbare organische Lösungsmittel zugegeben, um eine Konzentration desselben von ungefähr go% zu erzielen. Dies bewirkt die Umkristallisation, und nach einer Kühlung unter o° C werden farblose Ammoniumsalzkristalle niedergeschlagen. Nach dem Verdampfen des organischen Lösungsmittels kann die ?Mutterlauge durch die obenerwähnte Arbeitsweise auf reine Kristalle aufgearbeitet werden.
• Die folgenden Beispiele zeigen im einzelnen vorzugsweise Anwendungen des Verfahrens gemäß der Erfindung.
• Beispiel i iooo ml einer rohen Lösung von Penicillin= salzen, die eine Aktivität von ungefähr 130000 Einheiten pro Milliliter und eine Reinheit von ungefähr iooo Einheiten pro Milligramm des Festen aufweisen und die ein p" von 6,5 besitzt, wird mit 5oo ml Chloroform unter Zugabe von .2n-Schwefelsäure bis zu einem PH von 2 geschüttelt. Die Chloroformfraktion wird abgetrennt, emulgiertes Wasser wird mit 5o bis ioog wasserfreiem Natriumsulfat entfernt und die Fraktion filtriert. 825 ml Aceton wird zur filtrierten Lösung zugegeben, und durch diese wird gasförmiges Ammoniak hindurchgeleitet, bis ein PH von 7,8 erreicht ist. Die kristallisierten Ammoniumsalze der Penicilline werden auf einem Saugfilter abgetrennt, mit Aceton und Äther gewaschen und getrocknet.
• Die Ausbeute beträgt 73 g entsprechend 93,7%, und die Kristalle zeigen eineAktivität von ungefähr 165o Einheiten pro Milligramm.
• Beispiele 739 kristallinenAmmoniumsalze des Penicillins, die entsprechend dem Beispiel i hergestellt sind, werden in i io ml Aceton und 36,5 ml Wasser ,gelöst, während die Lösung auf ungefähr 5o° C erhitzt wird. Zur Lösung werden 220 ml Aceton zugefügt, worauf die Ammoniumsalze unmittelbar in großen Nadeln zu kristallisieren beginnen. Das Kristallisationsgemisch verfestigt sich zu einem festen Kristallkuchen, der 24 Stunden auf -io' C gehalten wird. Die Kristalle werden abgenutscht und zunächst mit. 5o ml Aceton (95%) bei - io° C, dann mit 200 ml Aceton und endlich mit Äther gewaschen und getrocknet.
• Die Ausbeute beträgt 54,6 g entsprechend 74,8%, und die farblosen Kristalle zeigen eine Wirksamkeit von 17oo Einheiten pro Milligramm.
• Das Aceton wird aus der Mutterlauge verdampft, die bei der Abtrennung der umkristallisierten Kristalle anfällt, und der erhaltene Rest wird wiederum der Umkristallisation in der oben beschriebenen Art und Weise unterworfen. Diese Umkristallisation ergibt eine zusätzliche Ausbeute an Kristallen, die sich auf ungefähr 7 g beläuft.
• Die gemäß der Erfindung hergestellten Ammoniumsalze werden vorzugsweise als Zwischenprodukt für die Herstellung für die Alkalimetallsalze verwendet.

Claims (5)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Verfahren zur Herstellung kristalliner Ammoniumpenicillinsalze, bei dem freie Penicillinsäuren in einem organischen Lösungsmittel für die Säuren gelöst und mit Ammoniak zur Bildung der kristallinen Ammoniumsalze umgesetzt werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Reaktion in Gegenwart eines organischen Lösungsmittels durchgeführt wird, das mit Wasser mischbar ist.
2. 2. Verfahren nach Anspruch i, gekennzeichnet durch die Verwendung eines mit Wasser mischbaren aliphatischen Ketons, z. B. Aceton oder Butanon, oder Mischungen derselben als organisches Lösungsmittel, das mit Wasser mischbar ist.
3. 3. Verfahren nach Anspruch i, ,dadurch gekennzeichnet, daß als organisches Lösungsmittel, das mit Wasser mischbar ist, mit Wasser mischbare aliphatische Alkohole, wie Äthanol, Propanol oder Butanol, Verwendung finden.
4. 4. Verfahren nach Anspruch i bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Einwirkung des gasförmigen Ammoniaks bis zu einem PH-Wert von 5 bis 9, gemessen mit einer Glaselektrode, insbesondere bis ungefähr 7 im Falle verhältnismäßig unreiner Lösungen, durchgeführt wird.
5. 5. Verfahren nach einem der Ansprüche i bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die ausgeschiedenen Ammoniumsalze aus einem mit Wasser mischbaren organischen Lösungsmittel, wie z. B. aus aliphatischen Ketonen, beispielsweise Aceton oder Butanon, oder aliphatischen Alkoholen, beispielsweise Äthanol, Propanol und Butanol, umkristallisiert werden.