Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania sulfotlenku 'penicyliny z zawierajacej penicyline przesaczonej brzeczki fermentacyjnej.W procesie wedlug wynalazku przesaczona brzecz¬ ke zateza sie do efektywnego stezenia penicyliny, rozciencza mieszajacym sie z brzeczka rozcienczal¬ nikiem organicznym i saczy, jesli trzeba, w celu usuniecia inierozpuisaazalnych skladników. Po ozie¬ bieniu przesaciz traktuje sie srodkiem utleniajacym w celu przeprowiadzenia penicyliny w sulfotlenek penicyliny. Utleniona mieszanine traktuje sie kwasem aby otaizyc jej pH do dostatecznie niskiej wartosci umozliwiajacej przyspieszenie krystalizacji sulfo¬ tlenku penicyliny, na ogól do pH od 1,5 do 2,5.Z kolei zakwaszona mieszanine irozciencza sie woda w celu zopitymalizowania krystalizacji sulfoftlenku oraz wytracenia i wydzielenia z cieklego srodowi¬ ska stalego kwasu na bazie sultotlenku penicyliny.W procesie tym eliminuje sie pierwszy etap two¬ rzenia sie krystalicznej soli penicyliny, przed utwo¬ rzeniem sie sulfotlemiku oraz eliminuje sie koniecz¬ nosc ekstrakcji rozpuszczalnikami organicznymi przesaczonej brzeczki fermentacyjnej zawierajacej penicyline. Ponadto polepszone sa wydajnosci sul- foUlenku penicyliny z danej ilosci zawierajacej peni¬ cyline cieczy fennenltacyjinej oraz nadspodziewanie dobra jest jego czystosc.Wynalazek dotyczy sposobu wytwarzania stalego kwasu na bazie sulfotlenku penicyliny lufo jego soli bezposrednio z przesaczonej fhrzeazki fermenitacyj- nej zawierajacej penicyline. Proces ten mozna opi¬ sac np. jako kombinacje serii etapów, chociaz nie jest Ikonieczne, aby zastrzezony proces zawieral wszystkie te etapy w danej kolejnosci. Proces we¬ dlug wynalazku polega na zatezaniu zawierajacej penicyline brzeczki fermentacyjnej, od której od¬ dzielono grzybnie penicylinowe, do efektywnej ob¬ jetosci cieczy o stezeniu szacunkowym 200 do 400 miligramów substancji stalej na mililitr objetosci cieczy, nastepnie rozcienczeniu s/tezonej cieczy z po¬ przedniego etapu przy pomocy polowy do 3 obje¬ tosci, a zwlaszcza od 0,5 do 2 objetosci, mieszajacej sie organicznej icieczy, np. acetonu, na objetosc stezonej brzeczki i ewenitualnie wy*bracaniu i od¬ dzielaniu substancji nierozpuszczalnych w rozcien¬ czonej mieszanlinie z etapu poprzedniego, nastepnie ewentualnie oddzieleniu cieczy organicznej np. ace¬ tonu od przesaczu z etapu poprzedniego, chociaz nie jest to konieczne, nastepnie traktowaniu cieczy (przesaczu acetonowego) lufo pozostalego wodnego roztworu z nastepnego etapu srodkiem utleniajacym zdolnym do utlenienia penicyliny do sulfotlenku pe¬ nicyliny i rozpuszczalnym przynajmniej czesciowo w takiej ilosci w cieklej mieszaninie, ze utlenienie zawartej w niej penicyliny zachodzi w temperatu¬ rze od okolo -h20°C do okolo 25°C, po czym trakto¬ waniu utlenionej mieszaniny z etapu poprzedniego kwasem, w celu obnizenia pH mieszaniny do war¬ tosci dostatecznie niskiej, aby przyspieszyc krystali¬ zacje . sulfotlenku penicy^iiny, która dla wiekszosci 80 405«9 4fó 3 stosowanych zwykle penicylin lezy w granicach od okolo 1,5 do okolo 2,5, a nastepnie rozcienczemiu traktowanej kwasem mieszaniny z etapu poprzed¬ niego przy pomocy dostatecznej ilosci wody lub in¬ nego wodnego medium w celu zoptymalizowania krystalizacji kwasu na bazie .sulfotlenlku penicyliny z fazy cieklej, oraz oddzieleniu stalego sulfotlenku penicyliny iz mieszaniny z etapu poprzedniego.Przesaczona brzeczka fermentacyjna zawierajaca penicyline moze byc uzyfta w procesie bez-zatezaniia, dajac jednak niskie wydajnosci i/lob niska jakosc sulfotlenku penicyliny. Dlatego przed rozcienczeniem brzeczki fermentacyjnej lOzcienczaWoam nngailicz- nym inalezy ja zaitezyc. Do tego celu moze byc wy¬ korzystane konwencjonalne urzadzenie wyparne pra¬ cujace pod zmniejszonym cisnieniem.Przesaczona brzeczke fermentacyjna, zwlaszcza za- tezona, rozoienciza sie w drugim etapie przy pomocy od 0,5 do 3 objetosci jakiejkolwiek organicznej cie¬ czy, która pomoze w oddzieleniu niepozadanych za¬ nieczyszczen w mieszaninie w postaci osadu. Jezeli zawartosc substancji stalych jest znaczna, to mie¬ szanine saczy sde lub wiruje w celu ich oddzielenia od wodno-organicznego przesaczu [zawierajacego pe¬ nicyline. Jezeli zawartosc substancji stalych jest mala i moze byc przenoszona w procesie bez pogor¬ szenia jakosci sulfotlenku penicyliny, to oddzielanie ich moze by<5 zbedne. Aby jednak otrzymac produkt czystszy zalecane jest oddzielanie takich substancji nierozpuszczalnych. Do rozcienczenia zatezonej prze¬ saczonej brzeczki mozna sfoosowac irózne ciecze or¬ ganiczne mieszajace sie calkowicie lub czesciowo z brzeczka. Korzystne jesrf; uzycie do tego celu ace¬ tonu, chociaz moga byc wykorzystane tatóe i irone ciecze organiczne, np. keton metylowo-etylowy, me¬ tanol, etanol, izopropanol, in-flzed.43Utanol, aceto- nitryl, propioniltryl i tym podobne, miekomiecznie jednak z równowaznymi polepszonymi wydajinoscia- mi sulfotlenku penicyliny. 1*0 usuinieaiu wszelikich nierozpuszczalnych zanieczyszczen z mieszaniny wodno-organicznej faze organiczna mozna usunac przez odparowanie, (jesli trzeba pozostawic wodny rozftwór penicyliny, jakkolwiek korzysttne ijest pozo¬ stawienie rozcienczalnika organicznego w procesie.Uzyskany jak opisano wyzej wodny lob wodno- organiczny roztwór penicyliny traktowany jest na¬ stepnie srodkiem utleniajacym powodujacym two¬ rzenie sie sulfotlenlku penicyliny. Jako .przyklady nadajacych sie do tego celu srodków utleniajacych nalezy wymienic kwas inadootowy, nadpiropibnowy, nadbenzoesowy i nadbursztynowy. Korzystne jest stosowanie kwasu nadoctowego (42%-owego wagowo lub mniej, takiego jaki jest dositepny w handlu) lub nadbursztynowego. Alby zabezpieczyc optymalne tworzenie sie sulfotlenku penicyliny stosuje sie mo¬ lowy nadmiar czynnika utleniajacego w stosunku do zawartosci penicyliny w roztworze. W ogólnosci wystarczy od 1 do 3 moli srodka utleniajacego na mol penicyliny, chociaz, jesli "trzeba, mozna uzyc ilosci wiekszych. Aby ireakcja byla bamdziej efek¬ tywna oraz bylo lepsze wykorzystanie materialów, utlenienie prowadzi sie gdy penicylina jest ozie¬ biona lub ochlodzona do temperatury od —&5°C do +5°C.Gdy utlenianie jest juz w zasadzie zakonczone 4 mieszaniine reakcyjna traktuje sie kwasem, aby ob¬ nizyc pH do takiej wartosci, przy której krystali¬ zacja sulfotlenku penicyliny jesit najkorzystniejsza.Dla wiekszosci powszechinie stosowanych penicylin, np. fenoksymetylopenicyiliiny lub benzylopenicyliiny, wartosc pH waha sie w granicach od okolo 1,5 do 2,5. Inne sulfotlenki penicyliny krystalizuja najlepiej przy pH irózniacym sie itroche od podanego zakresu, który uwaza sie za najlepszy zakres pH dla krysta- io lizaeji wiekszosci sulfotlenków penicylin. Jako kwa¬ sy stosuje sie kwas metanosulfionowy, p-toluenosul- fonowy, chlorowodorowy, siarkowy, ortofosforowy, azotowy, zwlaszcza kwas metanosulfonowy.W celu zwiekszenia efektywnosci krystalizacji sta- lego sulfotlenku penicyliny oraz wydzielenia go z cieklego srodowiska, korzystne jest dodanie dodat¬ kowej wody, co optymalizuje wydzielanie sie krysta¬ licznego produktu. Wode mozna dodac przed, lub jednoczesnie z dodaniem kwasu wspomnianego wy- zej, albo tez wprowadzic do brzeczki razem z kwa¬ sem.Po zakonczonym w zasadzie wytracaniu sie sulfo¬ tlenku penicyliny, mieszanine mozna przerabiac da¬ lej w celu wydzielenia krystalicznego produktu z lu- gów pokrystalicznych. Filtracja i wirowanie sa przykladami takiego oddzielania.Stwierdzono nieoczekiwanie, ze proces przetwa¬ rzania penicyliny zawartej w cieczach fermenta¬ cyjnych w Bulfoitlenek penicyliny moze byc uprosz-j czony i bardziej ekonomiczny. Jako przyklad takie¬ go uproszczenia i ekonomii moze sluzyc wyelimino¬ wanie ekstrakcji penicyliny z przesaczonych cieczy fermentacyjnych przy pomocy rozpuszczalników or¬ ganicznych, jak irówniez niespodziewany wzrost wy- dajnosci sulfotlenku penicyliny o niespodziewanie dobrej czysttosca z danej ilosci penicyliny w przesa¬ czonej brzeczce fermentacyjnej.Przyklad I. W przykladzie tym porównuje sie ulepszony proces wedlug wynalazku wytwarzania 40 kwasu na podstawie sulfotlenku fenoksymetylope- nicyliny z procesem konwencjonalnym. Ten szcze¬ gólowy przyklad ilustruje wyrazne polepszenie wy¬ dajnosci kwasu na bazie sulfotlenku penicyliny z da¬ nej ilosci .penicyliny zawartej w przesaczonej braecz-j 45 ce- (A) Proces konwencjonalny. Porcje ptrzesaczonej brzeczki zawierajacej 24,15 g fenolraymeltylopenicy- liny ekstrahowano przy pomocy 1/3 objetosci octanu amylu przy pH 2,0. Faza wodna i organiczna zostaly 50 rozdzielone. Do fazy z octanem -amylu dodano stezo¬ ny roztwór octanu potasowego o stezeniu 3 razy wiekszym od mollowego sitezenia penicyliny. Otrzy¬ mana wykrystalizowana sól potasowa fenoksymety- lopenicyliny odsaczono, przemyto alkoholem izopro- 55 pylowym i suszono w piecu prózniowym w tempera¬ turze 40°C. Te krysztaly soli potasowej fenoksyme- tylopenicyliiny wykazywaly aktywnosc 16,2 g peni¬ cyliny, co odpowiadalo wydajnosci 67,2% z przesa¬ czonej brzeczki. eo Porcje tej krystalicznej soli potasowej fenoksy- metylopenicyliny zawierajacej 15,715 g kwasu feno- ksymeftylopenicyilinowego (odpowiadajacego 2i3,4 g penicyliny w brzeczce) rozpuszczono w 50 ml wody, a nastepnie dodano 40 ml acetonu. Mieszanine schlo- 65 dzono do temperatury 0°C i utleniono nadmiaremS9 405 S 40-procentowego kwasu nadoctowego w tej tempe¬ raturze.Dwadziescia minut (po utlenieniu roztwór ogrzano do temperatury 25°C, a nastepnie w celu zapoczat¬ kowania (krystalizacji wartosc pH mieszaniny obni¬ zono do 2,0 przy pomocy 70%-owego kwasu meta- nosulfonowego. Z kolei dodano 26 ml wody, a w ce¬ lu zakonczenia krystalizacji mieszanine ochlodzono do 5°C. Wyitaryslalizowana mieszanine odsaczono, produkt przemylo 2 porcjami wody, a nastepnie suszono przez 4 godziny w piecu prózniowym w temperaturze 58°C.Otrzymano 15,5 g produktu stanowiacego kwas na bazie sulfotlenku fenoksymetylopenicyliny. Czy¬ stosc wynosila 96,8%, a po uwz^eclnieniu poprawki na wode 99,4%. Wydajnosc sulifiotlenku z krysztalów soli p*fcasowej fenoksymetylopenicyliny wynosila 91,0%, co daje calkowita wydajnosc z przesaczonej brzeczki irówna 61,2%.Porcje przesaczonej brzeczki (zawierajacej 24,115 g fenoksymetylopenicyliny) zatezono pod próznia w temperaturze 27—20°C w ciagu 5 godzin, do ste¬ zenia okolo 260 mg/ml substancji stalych, po czym dodaino aceton w ilosci równej objetosci koncentra¬ tu. Wydzielany osad usunieto przez filtracje pod cisnieniem.Trzecia czesc przesaczu otrzymanego z powyzszej filtracji odlano do dalszych operacji, natomiast po¬ zostale 66% poczatkowej objetosci przesaczu, odpo¬ wiadajace aktywnosci 16,9 g fenoksymetylopenicyli¬ ny w wyjsciowej brzeczce, utleniono w temperaturze 0°C przy pomocy nadmiaru handlowego 40%-owego, kwasu nadoctowego. Po 20 minutach mieszanine ogrzano do 25aC, a jej wartosc pH obnizono do 2,0 przy pomocy 70%-owego kwasu metanosulfonowego.Z kolei dodano ilosc wody 'równowazna 1,3 poczat¬ kowej objetosci koncentratu, po czym w celu zakon¬ czenia krystalizacji mieszanine ochlodzono do tem¬ peratury okolo i5°C Krysztaly kwasu na baizie sulfo- tlenku fenoksymetylopenicyliny odsaczono i przemyto 2 porcjami wody. iPriodukt suszono przez 5,5 godzin w piecu prózniowym w •temperaturze 58°C.Otrzymano 14,2 g wysuszonego 'kwasu na bazie sulfotleriku fenoksymetylopenicyiliiny. Czystosc wy¬ nosila 97,9%, a po uwzglednieniu poprawki na wo¬ de 99;,7%. Wydajnosc produktu koncowego w sto¬ sunku do (przesaczonej brzeczki wynosila 83,5%.Przyklad II. Porcje przesaczonej brzeczki fer¬ mentacyjnej zawierajacej 27 g kwasu banzylopeni- cylinowego izatezono do okolo 1/9 jej objetosci po¬ czatkowej. Zatezona ciecz zadano w temperaturze 0—10°C 16 ml 40%-owego kwasu nadoctowego. Pcj zakonczonej w zasadzie reakcji utlenienia tempera¬ ture mHeszaminy podniesiono do 25°C, a nastepnie dodano jeszcze 4 ml 40%-owego roztworu kwasu nadoctowego.Do opisanej wyzej mieszaniny dodano 0,9 obje¬ tosci octanu etylu, a jej pH obnizono do 2,0 przy pomocy 70%-owego (kwasu metanosulfonowego. 100 ml warstwy ro^uszczalinikowej przemyto wo¬ da i suszono otrzymujac 10 g bezpostaciowej sub¬ stancji stalej odpowiadajacej benzylopenicyiinie o czystosci 76,6%, co równowazne jest wydajnosci 73,2% w stosunku do przesaczonej brzeczki. Iden- 6 tycznosc kwasu na bazie sulfotlenku benzylopenicy- liny potwierdzono 'przez chromatografie cienkowar¬ stwowa oraz widmo w podczerwieni. Przyklad III. Powtórzono w zasadzie poste- powanie z przykladu I, wykorzystujac jedynie kwas nadbursztynowy, jako srodek utleniajacy. Kwas nad- bursztynowy mozna przygotowac metoda opisana na stronie 820 Reagents for Organie Synthesis L. F.' Fiesera i M. Fiesera, wydawnictwo John Wiley and io Sons, Inc. (1967). Nawet jesli uzyto w tym doswiad¬ czeniu niedostatecznej ilosci kwasu nadbursztyno- wego, to otrzymano produkt z kwasem na bazie sulfotlenku fenoksymetylopenicyliny z wydajnoscia 63,5% (w odniesieniu do ilosci przesaczonej brzecz- ki). Czystosc produktu iz kwasem .na bazie sulfotlen¬ ku fenoksymetylopenicyliny wynosila 97,8%.Przyklady IV—VII. Powtórzono w zasadzie postepowanie z przykladu I z tym, ze porównano wplyw acetonu na stezona przesaczona brzeczke zawierajaca fenoksymetylopenicyline z wplywem, równowaznych objetosci innych rozcienczalników organicznych.W ponizszej tablicy podano uzyty rozcienczalnik organiczny, wydajnosc produktu z kwasem na bazie sulfotlenku fenoksymetylopenicyliny (w stosunku do zawartosci penicyliny w przesaczonej brzeczce) oraz czystosc odpowiednich produktów.Tablica I Wplyw róznych rozcienczalników organicznych Rozcienczalnik Aceton Metanol Izopropanol | Acetondtryl Wydajnosc z przesaczonej brzeczki (procenty wydajnosci teoretycznej) 87,2 75,7 75,7 61,7 Czystosc (procenty wagowe) 99,2 96,4 96,1 98,5 Przyklady VIII—XI. Powtórzono w zasadzie 45 postepowanie jak w przykladzie I z tym, ze po¬ równano wplyw kwasu metanosuliflonowego zastoso¬ wanego w etapie krystalizacji z równowaznymi ilo¬ sciami innych kwasów na wydajnosc produktu z kwasem na bazie sulfotlenku fenoksymetylopeni- 50 cyliny. Wyniki zebrane sa w ponizszej tablicy.Tablica II Wplyw róznych kwasów Kwas 70% CHaSOsH % HjjSO, stezony HOl | 85% HjPOt Wydajnosc z przesaczonej brzeczki (procenty wydajnosci teoretycznej) 79,2 78,3 76 76 Czystosc (procenty wagowe) 99,4 , 98 98,2 97,289 405 7 8 PL PL