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Verfahren zur Herstellung eines penicillinhaltigen Produktes Es wurde
gefunden, daß reine Salze von Penicillin in guter Ausbeute hergestellt werden können,
wenn von Lösungen von Penicillinsalzen organischer Basen ausgegangen wird, die mit
Lösungen bestimmter Salze unter bestimmten Bedingungen zur Reaktion gebracht werden.
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Die Herstellung von Penicillinsalzen organischer Basen ist bekannt.
So sind beispielsweise das Triäthylammoniumsalz, das N-Äthylpiperidinsalz oder das
Cyclohexylaminsalz hergestellt worden, indem Lösungen von Penicillin in Äther oder
Amylacetat mit Triäthylamin bzw. N-Äthylpiperidin oder Cyclohexylamin umgesetzt
wurden. Im Gegensatz zu den meisten Nicht-Penicillinstoffen sind diese Penicillinsalze
organischer Basen in ihren Reaktionsgemischen nur mäßig löslich und liefern daher
ein Hilfsmittel für die teilweise Abtrennung des Penicillins von den meisten der
vorhandenen Verunreinigungen. Die Trennung von den Verunreinigungen ist jedoch nicht
vollständig, und die Salze der organischen Basen sind daher infolge der Verunreinigungen
gewöhnlich gelb. Außerdem stellen diese Salze organischer Basen keine brauchbaren
Formen für die therapeutische Verabreichung von Penicillin dar. Außer durch Extraktion
mit Lösungsmitteln waren bisher keine Verfahren bekannt, derartige Salze organischer
Basen in die Salze des Penicillins, die verbesserte therapeutische Eigenschaften
haben, umzuwandeln.
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Gemäß vorliegender Erfindung wurde festgestellt, daß Lösungen von
Penicillinsalzen organischer Basen unter bestimmten Bedingungen unmittelbar mit
Lösungen von Salzen organischer Säuren umgesetzt werden können, wodurch insbesondere
Alkalisalze des Penicillins mit außerordentlich hohem Reinigungsgrade
erhalten
werden. Das Verfahren. vorliegender Erfindung.besteht in einer doppelten Umsetzung
in Lösung mit einem organischen Lösungsmittel, wobei die Reaktion durch die folgende
Gleichung dargestellt werden- kann:
| B Pen ;- M A M Pen B A |
| Penicillinsalz reagierendes Alkalisalzvon Salz Organ. |
| der örgäu. Alkalisalz Penicillin Base |
| Base (ausgef. (Neben- |
| Produkt) Produkt |
| verworfen) |
Die Reaktionsteilnehmer werden erfindungsgemäß in organischen Lösungsmitteln gelöst,
die so gewählt sind, daß sie die jeweils zu lösenden Stoffe auflösen und nach dem
Mischen in der Reaktionsmasse eine einzige flüssige Phase bilden, in der das gewünschte
Salz des Penicillins praktisch unlöslich ist und in der die anderen Reaktionsteilnehmer
gelöst bleiben.
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Als Penicillinsalze organischer'Basen kommen z. B. in Frage: Triäthylammoniumsalz,
N-Äthylpiperidinsalz, Cyclohexylaminsalz, N-Äthylrnorpholinsalz, N-Methylmorpholinsalz,
N-Äthyl -a-pipecölinsalz, N-Äthyl-hexahydro-2, 6-lutidinsalz, Benzylaminsalz oder
Diisopropylaminsalz.
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Als für die Durchführung der Reaktion brauchbare Alkali- oder Ammoniumsalze
können solche der verschiedensten organischen Säuren benutzt werden, wie der Ameisensäure,
Essigsäure; Propionsäure, Benzoesäure, Oxalsäure, Malonsäure, Bernsteinsäure und
Salicylsäure.
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Als Lösungsmittel für die Penicillinsalze organischer Basen sind beispielsweise
zu nennen: a) Chlorierte organische Löser, wie Methylenchlorid, Chloroform, sym-Tetrachloräthan
und Benzalchlorid, b) Ketone, wie Aceton, Methyläthylketon, Diäthylketon und Methylpropylketon,
und c) niedere einwertige aliphatische Alkohole mit i bis 5 Kohlenstoffatomen, wie
Methanol, Äthanol, i-Propanol, Isopropanol, n-Butanol, sek-Butylalkohol und die
verschiedenen Amylalkohole. Es wurde festgestellt, daß chlorierte Kohl enwasserstoffe
mit 2 Chloratomen' und wenigstens i Wasserstoffatom am gleichen Kohlenstoffatom
als Lösungsmittel für- die Penicillinsalze organischer Basen und als Hauptlösungsmittel
besonders geeignet sind. Sie haben folgende Konstitution
worin Z Wasserstoff, Chlor oder ein, anderes Kohlenstoffatom -oder einen organischen
Rest bedeutet, der gegebenenfalls auch .noch weitere Chloratome enthalten kann.
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Beispiele geeigneter Lösungsmittel für die Salze organischer Säuren
sind: niedere aliphatische Alkohole mit.i bis 8 Kohlenstoffatomen, wie Methanol,
Äthanol, n-Propanol, Isopropanol, n-Butanol, Isobutylalkohol, sek.-Butylalkohol,
Pentanol-(z), Pentanol-(2), 2-Methyl-Butyl-(3), Pentanol-(3), 2, 2-Dimethylpropanol-(i),
2-Methyl-butanol-(4),_ 2-Methylbutanol-(z), Hexanol-(i), 2-Äthylbutanol, 2-Äthylhexanol
und Äthylenglykol. Diesen Alkoholen können kleine Mengen Wasser, beispielsweise
bis zu =o Volumprozent, zugesetzt werden, um die Löslichkeit des Salzes zu erhöhen.
Es wurde festgestellt, daß der Zusatz einer kleinen Menge Wasser zum Alkohol dazu
beiträgt, gefärbte Verunreinigungen in der Mutterlauge zurückzuhalten, so daß beim
Fällen ein weißeres Penicillinsalz erhalten wird.
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Die Umsetzung kann innerhalb eines weiten Temperaturbereiches von
beispielsweise -=o° und +4o° durchgeführt werden. Es ist jedoch technisch von Vorteil,
etwa bei Zimmertemperatur, beispielsweise von 15 bis 25°, zu arbeiten, da bei diesen
Temperaturen das Salz der organischen Base und das zur Umsetzung verwendete Salz
einer organischen Säure ausreichend in ihren entsprechenden Lösungsmitteln löslich
sind, während das auszuscheidende Endprodukt in dem Reaktionsgemisch nicht übermäßig
löslich ist.
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Die Fällungsreaktion, auf der das vorliegende Verfahren beruht, verläuft.innerhalb
eines weiten Konzentrationsbereiches der Penicillinsalze organischer Basen und der
zur Umsetzung verwendeten Salze in ihren entsprechenden Lösungsmitteln. So erhält
man erfindungsgemäß aus Lösungen von Penicillinsalzen organischer Basen in Aceton
und bei einer Konzentration von 3 g/1 ein Alkalipenicillinsalz. Andererseits kann
man aber auch eine Konzentration von 400 g des Penicillinsalzes organischer Basen
je Liter Chloroform gut aufarbeiten. Gewöhnlich ist es jedoch zweckmäßig, eine praktisch
gesättigte Lösung des Penicillinsalzes der organischen Base in dem gewählten Lösungsmittel
zu verwenden, um Verluste zu vermeiden. Konzentrationen von Zoo bis 400 g der Penicillinsalze
organischer Basen je Liter des chlorierten Lösungsmittels haben sich als besonders
zweckmäßig erwiesen.
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Die Konzentration der Lösung des als Umsetzungsteilnehmer verwendeten
organischen Salzes kann ebenfalls in weiten Grenzen, z. B. =o bis 350 g/1,
schwanken. Jedoch ist auch hier zweckmäßig, eine praktisch gesättigte Lösung des
Salzes zu verwenden, um das Volumen dieser Reaktionslösung niedrig zu halten, und
um Verluste zu vermeiden. Da einige der Salze organischer Säuren in wasserfreien
Alkoholen nur beschränkt löslich sind, so ist es oft, wenn auch nicht immer, vorteilhaft,
ihre Löslichkeit zu erhöhen, indem man dem Alkohol kleine Mengen Wasser zusetzt.
Dieser Wasserzusatz muß jedoch beschränkt bleiben, da zuviel Wasser in dem Reaktionsgemisch
die Fällung des Penicillinsalzes stören würde.
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Verwendet man beispielsweise eine Lösung von Kaliumacetat in n-Butanol,
so beträgt die Löslichkeit dieses Salzes in wasserfreiem n-Butanol nur etwa
30 g je Liter Lösung. Nach Zusatz von etwa 2 Volumprozent Wasser erhöht
sich die Löslichkeit des Kaliumacetats auf etwa 104 g je Liter. Diese Wassermenge
stört die Fällung des Penicillinsalzes nicht. Ein Zusatz von g Volumprozent Wasser
erhöht die Löslichkeit des Kaliumacetats im Butanol-Wasser-Gemisch auf etwa 315
g je Liter. In dieser Konzentration ist der Wassergehalt schon störend.
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Das Penicillinsalz der. organischen Base braucht keinen bestimmten
Reinheitsgrad zu besitzen. Alle Präparate :die- geprüft wurden, haben - sich für
die
Reaktionen vorliegenden Verfahrens als brauchbar erwiesen.
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Bei der Umsetzung -werden praktisch stöchiometrische Mengen
der Umsetzungsteilnehmer benutzt. Man kann aber auch wie üblich den einen Umsetzungsteilnehmer
im Überschuß bis zu 5o 0i, anwenden.
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Nach dem Ausfällen des Penicillinsalzes und dem Abtrennen von der
Mutterlauge werden die Kristalle zweckmäßig gewaschen. Geeignete Waschflüssigkeiten
sind n-Butanol oder das bei der Reaktion benutzte Lösungsmittelgemisch oder Aceton
in kleinen Mengen. Vorzugsweise werden die Kristalle zuerst mit n-Butanol gewaschen,
um überschüssiges Salz zu entfernen. Dann wird zweckmäßig mit Aceton gewaschen,
um das n-Butanol zu entfernen und das Trocknen des Endproduktes zu beschleunigen.
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Außer der Erzielung hoher Ausbeuten an reinen, therapeutisch brauchbaren
Penicillinsalzen aus unreinen Präparaten hat das erfindungsgemäße Verfahren noch
den Vorteil, daß bevorzugt Salze von Benzylpenicillin aus dem Reaktionsgemisch gefällt
werden. Dies ist wichtig, da Benzylpenicillin z. Z. die im Handel bevorzugte Form
des Penicillins ist. Die Ausbeute an Benzylpenicillin ist abhängig vom Benzylpenicillingehalt
des als Ausgangsmaterial verwendeten Salzes der organischen Base. So liefert nach
diesem Verfahren ein Triäthylammoniumsalz von Penicillin, das etwa 5o °o Benzylpenicillin
enthält, Penicillinsalze, die etwa 8o o/o Benzylpenicillin enthalten, während Salze
organischer Basen, die 75 bis 85 % Benzylpenicillin enthalten, nach dem erfindungsgemäßen
Verfahren Penicillinalkalisalze liefern, die über go bis 95 0/0 Benzylpenicillin
enthalten. Der Benzylpenicillingehalt wird z. B. durch Messung im Ultraviolettspektroforometer
oder durch Fällung mit N-Äthylpiperidin bestimmt. Beispiel i Zu 8,51 einer blaßgelben
Acetonlösung, die je ml 1i 2oo Einheiten Triäthylammoniumpenicillin mit einem Gehalt
von etwa 30 % Benzylpenicillin enthält, werden unter Rühren bei 20' 313 ml (50 %
mol. ÜberSChuß) einer Lösung von 75 g pro Liter Kaliumacetat in n-Butanol zugesetzt:
Der Wassergehalt des Butanols ist auf etwa 1,5 Volumprozent eingestellt. Nach einigen
Minuten scheiden sich Kristalle von Kaliumpenicillin aus. Nach Beendigung der Kristallisation
(etwa nach 1/. Stunde) werden die Kristalle abgesaugt, mit 200 ml Aceton gewaschen
und im Vakuum getrocknet. Die Ausbeute an getrocknetem Kaliumpenicillin beträgt
40 g, was einer 67%igen Rückgewinnung des Penicillins im Aceton entspricht. Das
Produkt ist weiß, hat 1570 Einheiten je Milligramm und enthält nach Bestimmung
im Ultraviolettspektroforometer 56 ofo Benzylpenicillin. Beispiel 2 Einer Lösung
von 2 g eines Maßgelben N-Athylpiperidinsalzes vonPenicillin mit 14ooEinheiten j
eMilligramm, das nach Bestimmung im Ultraviolettspektroforometer 62 % Benzylpenicillin
enthält, in 6 ml sym-Tetrachloräthan bei 23' ein 2o0,!oigerÜberschuß (7 ml) von
Kaliumacetat (75g Kaliumacetat j e Litern-Butanol mit einem Wassergehalt von etwa
1,2 0/0) zugesetzt. Sofort scheiden sich Kristalle von Kaliumpenicillin ab, die
abgesaugt und mit n-Butanol gewaschen werden. Das getrocknete Kaliumpenicillin ist
weiß, hat 1630 Einheiten je Milligramm und enthält 8o0/, Penicillin G. Die Ausbeute
beträgt 1,i g, d. h. 66 0/0, berechnet für Gesamtpenicillin und 85 % für Benzylpenicillin.
Beispiel 3 Zu einer Lösung von ioo g gelbem Triäthylammoniumpenicillin in 5oo ml
Chloroform werden 225 ml (ein Äquivalent) einer Lösung, die 98 g Natriumpropionat
je Liter wasserfreien Methanols enthielt, zugesetzt. Nach zweistündigem Stehen bei
5' wird der Niederschlag abfiltriert und mit Aceton gewaschen. Das getrocknete Natriumpenicillin
hatte eine weiße Farbe und enthielt 165o Einheiten je Milligramm. Die Ausbeute betrug
31,2 g = 38 0/0. Beispiel 4 Zu einer Lösung von ioo g gelbem Triäthylammoniumpenicillin
(Reinheit: 1350 Einheiten je Milligramm und 89 % Benzyl-Penicillin-Gehalt) in 25o
ml Chloroformwerden unterRühren 48o ml oder eins o %iger Überschuß einer auf 5°
gekühlten Lösung von 75 g Kaliumacetat j e Liter n-Butanol, der etwa 1,5% Wasser
enthält, zugesetzt. Es bildet sich sofort ein Niederschlag von Kaliumpenicillin.
Nach weiteren 15 Minuten langem Rühren wird das Kaliumpenicillin abgesaugt, mit
einer kleinen Menge n-Butanol und anschließend mit einer kleinen Menge Aceton gewaschen
und im Vakuum getrocknet. Das weiße Salz hatte 1595 Einheiten je Milligramm und
wog 75,3 g. Es enthielt 96 % Benzyl-Penicillin. Das entspricht einer Ausbeute von
95 % Benzylpenicillin und von 88°/o Gesamtpenicillin. Beispiel 5 Zu einer Lösung
von 5 g gelbem Triäthylammoniumpenicillin (136o Einheiten je Milligramm) in 12,5
ml Chloroform werden 3,2 ml (i Äquivalent) einer Lösung von 286 mg Ammoniumacetat
je Liter Isopropanol, der g Volumprozent Wasser enthält, zugesetzt. Die Mischung
wird fast fest, und nach 5 Minuten wird das gefällte Ammoniumpenicillin abfiltriert
und mit einer kleinen Menge gg%igem Isopropanol und anschließend mit etwas Aceton
gewaschen. Das getrocknete Produkt ist weiß. Es hat eine Reinheit von 1670 Einheiten
je Milligramm. Die Ausbeute beträgt 2,2 g oder 540/0, berechnet auf Gesamtgenicillin.
Beispiel 6 Zu einer Lösung von 7,059 weißem Triäthylammoniumpenicillin G
in 25m1 Chloroform setzt man unter Rühren 2,6o649 wasserfreies Rubidiumacetat (11,1%
Überschuß) in 2o ml trockenem n-Butanol. Sofort beginnt die Abscheidung von Kristallen
von Rubidiumpenicillin G aus. Die Kristalle wurden nach 15 Minuten abgesaugt und
mit einer kleinen Menge
trockenem Butanol und anschließend mit etwas
trockenem Aceton gewaschen. Das getrocknete Produkt war weiß (bestimmt nach dem
Penicillinase-Titrationsverfahren). Die Ausbeute betrug 6,729
oder 92 °/o.
Die Wirksamkeit betrug zq.3o Einheiten j e Milligramm.