WO2004024696A1 - Aufreinigungsmethode für fredericamycin a - Google Patents

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WO2004024696A1
WO2004024696A1 PCT/EP2003/009445 EP0309445W WO2004024696A1 WO 2004024696 A1 WO2004024696 A1 WO 2004024696A1 EP 0309445 W EP0309445 W EP 0309445W WO 2004024696 A1 WO2004024696 A1 WO 2004024696A1
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fredericamycin
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solution
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PCT/EP2003/009445
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Inventor
Bernd Sontag
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Biofrontera Discovery Gmbh
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07DHETEROCYCLIC COMPOUNDS
    • C07D221/00Heterocyclic compounds containing six-membered rings having one nitrogen atom as the only ring hetero atom, not provided for by groups C07D211/00 - C07D219/00
    • C07D221/02Heterocyclic compounds containing six-membered rings having one nitrogen atom as the only ring hetero atom, not provided for by groups C07D211/00 - C07D219/00 condensed with carbocyclic rings or ring systems
    • C07D221/20Spiro-condensed ring systems

Definitions

  • the invention relates to a new purification method for the anti-tumor antibiotic Fredericamycin A, which is characterized by treating Fredericamycin A with various solvents. In particular, non-polar solvents are used to precipitate Fredericamycin A.
  • the purification method described does not require chromatographic purification steps.
  • Fredericamycin A is an anti-tumor antibiotic that can be obtained by fermentation of a strain of Streptomyces griseus (ATCC 49344) (Pandey et al., J. Antibiot. 34/11, 1981, 1389-1401).
  • Several methods for obtaining pure Fredericamycin A have been described in the literature (Pandey et al .; Byrne et al., Biochemistry 24, 1985, 478-486; ÜSP 4,584,377), but all of them involve at least one column-chromatographic purification step based on silica gel.
  • high substance losses > 30%
  • column chromatography is a separation method that involves high material costs (solvents and silica gel) as well as a great deal of time and personnel.
  • the invention relates to a process for the concentration of Fredericamycin A from a mixture of substances, comprising the process step in which Fredericamycin A contained in the solution is precipitated from an acidic solution which contains Fredericamycin A by adding a non-polar solvent.
  • Concentration is understood to mean the reduction of components which, in addition to Fredericamycin A, are present in a solid mixture or the suspension or (partial) solution of the mixture, for example a crude extract or a partially purified extract. Solvents are not considered for the components.
  • concentration more than 75%, preferably more than 80%, in particular 85% or more of the initial amount of Fredericamycin A is preferably purified over all concentration steps.
  • more than 90%, particularly preferably more than 95%, in particular 97% or more of the Fredericamycin A are preferably purified.
  • the percentage by weight of the components in addition to Fredericamyin A is preferably increased over 70, 80 or even 85% by weight to less than 10% by weight, preferably 5% by weight, in particular 3 or less% by weight, over all concentration steps , Further purification by repeating the process steps is of course possible.
  • a mixture of substances is understood to mean a solid mixture of substances or a suspension or (partial) solution of the mixture of substances.
  • Fredericamycin A there are other components in the mixture, mostly components that are obtained from the purification of natural extracts or chemical synthesis.
  • Typical substance mixtures are raw extract or a partially purified extract.
  • An acidic solution is understood to mean a solution with a pH of less than or equal to 5, preferably less than or equal to 4.
  • the solution can originate directly from the extraction process and, if necessary, the pH can be adjusted (for example by acetic acid, HC1 or TFA) or it is a solution created from a solid mixture of substances.
  • Solvents are e.g. Chloroform, methylene chloride, trichloromethane, ethyl acetate, ether, etc.
  • a solution is also understood to mean a partial solution or colloidal solution, but a solution without solids that are visible to the eye is preferred.
  • Addition is understood to be a sufficient amount to precipitate the majority of Fredericamycin A again.
  • the minimum between the non-precipitated fredericamycin A in relation to the precipitated secondary components is preferably determined for the solvent added. Admittedly near this minimum.
  • Non-polar solvents are understood to mean solvents that cause Fredericamycin A to precipitate out of an acidic solution.
  • Preferred solvents are those in the polarity interval of cyclic, linear or branched C 5 -C 2 alkane or C 5 -C 12 alkene lie or are even more non-polar.
  • Cyclic, linear or branched C 5 -C 12 alkane, C 5 -C 12 alkene or mixtures thereof are particularly preferred, in particular cyclic, linear or branched hexane, in particular cyclohexane.
  • Precipitation of fredericamycin A means that preferably more than 90%, particularly preferably more than 95%, in particular 97% or more of the amount of fredericamycin A used is present as a separable substance.
  • the separation is preferably carried out by centrifugation or filtration.
  • This process step is preferably carried out after the previous one.
  • Treatment is understood to mean the intimate contact of the solid substance mixture with the protic solvent.
  • Protic solvent is preferably understood to mean a C 1 -C 4 alkanol or mixtures thereof, or polar solvents of the same polarity. Methanol is particularly preferred.
  • the protic solvent can also contain water. The repetition of the step once with water addition, once without water addition is preferred.
  • Preferred methods are those in which the step precipitation with nonpolar solvent is present first, the step treatment with protic solvent and optionally water is second.
  • the repetition of the previous step is particularly preferred this time optionally without water.
  • Precipitation with non-polar solvent is particularly preferred as the final process step. Description of the concentration of Fredericamycin A
  • a crude extract of the mycelium from Streptomyces griseus ATCC 49344 (Pandey et al.) Is dissolved in a little acidified solvent e.g. Methylene chloride containing 0.1% trifluoroacetic acid (TFA) dissolved, then with an excess of a non-polar solvent, e.g. 9 times the amount of cyclohexane.
  • a non-polar solvent e.g. 9 times the amount of cyclohexane.
  • the majority of the FM-A fails again (98%) and can be separated, e.g. centrifuged off, while the majority of the medium to non-polar substances remain dissolved and are removed with the solvent.
  • the precipitate is now in a protic solvent, e.g. Methanol digested, then water e.g. mixed with 50% by volume of water, mainly the polar and medium-polar substances being dissolved, while FM-A remains largely undissolved and separated, e.g. is centrifuged.
  • a protic solvent e.g. Methanol digested
  • water e.g. mixed with 50% by volume of water, mainly the polar and medium-polar substances being dissolved, while FM-A remains largely undissolved and separated, e.g. is centrifuged.
  • polar solvent e.g. washed pure methanol, whereby medium polar substances are removed.
  • fourth step e.g. washed again with methylene chloride / cyclohexane 1: 9 (+ TFA) as described in step 1, whereby residues of lipophilic substances are removed.
  • a typical crude extract of 600 g of the dried mycelium from Streptomyces griseus ATCC 49344 contains about 4 grams of Fredericamycin A with a total weight of about 30 grams.
  • the precipitate is digested in 2 liters of methanol in an ultrasound bath, then 1 liter of water is added. Over 95% of Fredericamycin precipitates and is centrifuged off. The supernatant contains the medium to polar substances ( ⁇ 2 g) and is discarded.
  • the precipitate is digested again in 2 liters of methanol in an ultrasonic bath, then centrifuged off. About 95% of Fredericamycin again precipitates, while residues of polar and medium-polar substances remain dissolved ( ⁇ 2 g) and are removed with the supernatant.
  • washing step number 1 is repeated to remove residues of lipophilic substances (-0.2 g).
  • the loss of Fredericamycin is again around 2%.
  • 3.4 g of pure Fredericamycin A are obtained in the form of a dark red to black powder, purity - 98% (NMR), yield ⁇ 85%.

Abstract

Die Erfindung betrifft eine neue Aufreinigungsmethode für das Antitumor-Antibiotikum Fredericamycin A, die sich durch Behandeln von Fredericamycin A mit verschiedenen Lösungsmitteln auszeichnet. Insbesondere kommen unpolare Lösungsmittel zum Ausfällen von Fredericamycin A zum Einsatz. Die beschriebene Aufreinigungsmethode kommt ohne chromatographische Reinigungsschritte aus.

Description

Aufreinigungsmethode für Fredericamycin A
Die Erfindung betrifft eine neue Aufreinigungsmethode für das Antitumor-Antibiotikum Fredericamycin A, die sich durch Behandeln von Fredericamycin A mit verschiedenen Lösungsmitteln auszeichnet. Insbesondere kommen unpolare Lösungsmittel zum Ausfällen von Fredericamycin A zum Einsatz. Die beschrieben Aufreinigungsmethode kommt ohne chromatographische Reinigungsschritte aus.
Fredericamycin A (NSC-305263) ist ein Antitumor-Antibiotikum, das durch Fermentation eines Stammes von Streptomyces griseus (ATCC 49344) gewonnen werden kann (Pandey et al., J. Antibiot. 34/11, 1981, 1389-1401) . In der Literatur sind mehrere Methoden zur Gewinnung von reinem Fredericamycin A beschrieben (Pandey et al.; Byrne et al., Biochemistry 24, 1985, 478-486; ÜSP 4,584,377), die jedoch alle mindestens einen säulenchromatographischen Reinigungsschritt auf Kieselgelbasis beinhalten. Bei einer säulenchromatographischen Trennung ist erfahrungsgemäß mit hohen Substanzverlusten (> 30 %) zu rechnen. Des Weiteren ist die Säulenchromatographie eine Trennmethode, die mit hohen Materialkosten (Lösungsmittel und Kieselgel) sowie einem großen Aufwand an Zeit und Personal verbunden ist.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Aufkonzentration von Fredericamycin A aus einem Stoffgemisch, enthaltend den Verfahrensschritt bei dem aus einer sauren Lösung, die Fredericamycin A enthält, durch Zugabe eines unpolaren Lösungsmittels in der Lösung enthaltenes Fredericamycin A ausgefällt wird.
Unter Aufkonzentration wird die Reduktion von Komponenten verstanden, die neben Fredericamycin A in einem festem Stoffgemisch oder der Suspension oder (Teil-) Lösung des Stoffgemischs, z.B. einem Rohextrakt oder einem Teil-aufgereinigtem Extrakt vorliegen. Bei den Komponenten werden Lösungsmittel nicht betrachtet. Bevorzugt werden bei der Aufkonzentration mehr wie 75%, bevorzugt mehr wie 80%, insbesondere 85% oder mehr der Initialmenge des Fredericamycin A über alle Konzentrationsschritte aufgereinigt . Bei den einzelnen Schritten werden bevorzugt mehr wie 90%, besonders bevorzugt mehr wie 95%, insbesondere 97% oder mehr des Fredericamycin A aufgereinigt .
Der gew.-%ige Anteil der Komponenten neben Fredericamyin A wird über alle Konzentrationsschritte bevorzugt von über 70, 80 oder sogar 85 Gew.% auf weniger wie 10 Gew.%, bevorzugt 5 Gew.%, insbesondere 3 oder weniger Gew.% gebracht. Eine weitere Aufreinigung durch Wiederholung der Verfahrensschritte ist selbstverständlich möglich.
Unter Stoffgemisch wird ein festes Stoffgemisch oder eine Suspension oder (Teil-) Lösung des Stoffgemischs verstanden. Im Stoffgemisch liegen neben Fredericamycin A noch andere Komponenten vor, meist Komponenten die aus der Reinigung von Naturextrakten oder chemischen Synthese vorliegen. Typische Stoffgemische sind Rohextrakt oder einem Teil-aufgereinigtem Extrakt.
Unter sauren Lösung wird eine Lösung verstanden mit einem pH-Wert von kleiner gleich 5, bevorzugt kleiner gleich 4. Die Lösung kann direkt aus dem Extraktionsverfahren stammen und uss gegebenenfalls im pH angepasst werden (z.B. durch Essigsäure, HC1 oder TFA) oder es handelt sich um eine Lösung, die von einem festen Stoffgemisch erstellt worden ist. Lösungsmittel sind z.B. Chloroform, Methylenchlorid, Trichlormethan, Essigester, Ether u.a.. Unter Lösung wird auch eine Teillösung oder kolloidale Lösung verstanden, bevorzugt ist aber eine Lösung ohne mit dem Auge erkennbaren Feststoffen vorliegt.
Unter Zugabe wird eine ausreichende Menge verstanden, um den größten Teil an Fredericamycin A wieder auszufällen. Bevorzugt wird für das zugegebene Lösungsmittel das Minimum bestimmt zwischen nicht ausgefallenem Fredericamycin A im Verhältnis zu den ausgefallen Nebenkomponenten. In der Nähe dieses Minimums wird zugegeben.
Unter unpolarem Lösungsmittel werden Lösungsmittel verstanden, die das Ausfallen von Fredericamycin A aus einer sauren Lösung bedingen. Bevorzugt sind Lösungsmittel, die im Polaritätsintervall von cyclischem, linearem oder verzweigtem C5-Cι2-Alkan oder C5-C12-Alken liegen oder noch unpolarer sind. Besonders bevorzugt sind cyclisches, lineares oder verzweigtes C5-C12-Alkan, C5-C12-Alken oder Gemische daraus, insbesondere cyclisches, lineares oder verzweigtes Hexan, insbesondere Cyclohexan.
Unter Fredericamycin A ausfällen wird verstanden, dass bevorzugt mehr wie 90%, besonders bevorzugt mehr wie 95%, insbesondere 97% oder mehr der eingesetzten Menge an Fredericamycin A als abtrennbarer Stoff vorliegen. Das Abtrennen erfolgt bevorzugt durch Zentrifugieren oder Filtration.
Bevorzugt sind die oben genannten Verfahren, die zusätzlich den Verfahrensschritt der Behandlung eines festen Stoffgemisches mit einem protischen Lösungsmittel enthalten. Dieser Verfahrensschritt wird bevorzugt nach dem vorherigen durchgeführt. Unter Behandlung wird die innige Kontaktierung des festen Stoffgemisches mit dem protischen Lösungsmittel verstanden. Dies kann z.B. durch Ultraschall verstärkt werden. Unter protischem Lösungsmittel wird bevorzugt ein C1-C4-Alkanol oder Mischungen daraus verstanden, oder polare Lösungsmittel der gleichen Polarität. Insbesondere bevorzugt ist Methanol. Das protische Lösungsmittel kann auch Wasser enthalten. Die Wiederholung des Schrittes einmal mit Wasserzusatz, einmal ohne Wasserzusatz ist bevorzugt.
Besonders bevorzugt ist die anschließende Wiederholung der Lösung in einem sauren Lösungsmittel mit anschließender Fällung durch Zugabe eines unpolaren Lösungsmittels.
Bevorzugt sind oben genannte Verfahren bei denen der Verfahrensschritt Ausfällen mit unpolarem Lösungsmittel als erstes, der Verfahrensschritt Behandeln mit protischem Lösungsmittel und optional Wasser als zweites vorliegt. Besonders bevorzugt ist die Wiederholung des vorherigen Schrittes diesmal optional ohne Wasser. Insbesondere bevorzugt ist als abschließender Verfahrensschritt das Ausfällen mit unpolarem Lösungsmittel. Beschreibung der Aufkonzentration von Fredericamycin A
Die folgende Beschreibung der Aufkonzentration dient nur als Leitschnur und kann von einem Fachmann variiert werden.
Ein Rohextrakt des Mycels von Streptomyces griseus ATCC 49344 (Pandey et al.) wird in wenig angesäuertem Lösungsmittel z.B. Methylenchlorid, das 0.1 % Trifluoressigsäure (TFA) enthält, gelöst, anschließend mit einem Überschuss eines unpolaren Lösungsmittel, z.B. der 9-fachen Menge Cyclohexan versetzt. Dabei fällt der größte Teil des FM-A wieder aus (98 %) und kann abgetrennt, z.B. abzentrifugiert werden, während der Großteil der mittel- bis unpolaren Substanzen gelöst bleiben und mit dem Lösungsmittel entfernt werden.
Der Niederschlag wird nun in einem protischen Lösungsmittel, z.B. Methanol digeriert, anschließend Wasser z.B. mit 50 Vol.% Wasser versetzt, wobei hauptsächlich die polaren und mittelpolaren Substanzen gelöst werden, während FM-A größtenteils ungelöst bleibt und abgetrennt, z.B. abzentrifugiert wird.
Im dritten Schritt wird mit polarem Lösungsmittel, z.B. reinem Methanol gewaschen, wobei mittelpolare Substanzen entfernt werden. Im vierten Schritt wird z.B. erneut mit Methylenchlorid/Cyclohexan 1:9 (+ TFA) gewaschen wie in Schritt 1 beschrieben, wobei Reste lipophiler Substanzen entfernt werden.
Als Produkt erhält man reines Fredericamycin A (98 % nach NMR) , Ausbeute ~ 85%
Beispiel für einen Reinigungsprozess
Ein typischer Rohextrakt von 600 g des getrockneten Mycels von Streptomyces griseus ATCC 49344 enthält etwa 4 Gramm Fredericamycin A bei einem Gesamtgewicht von ca. 30 Gramm.
Die gesamte Masse wird im Ultraschallbad in 400 ml Methylenchlorid (CH2C12) gelöst unter Zusatz von 0.4 ml Trifluoressigsäure (TFA). Dann werden 3.6 Liter Cyclohexan zugesetzt, wobei über 98 % des Fredericamycins ausfallen. Diese werden bei 5000 g 20 Minuten abzentrifugiert, der Überstand, der einen Großteil der mittel- bis unpolaren Substanzen enthält (~ 22 g) , wird verworfen.
Der Niederschlag wird in 2 Liter Methanol im Ultraschallbad digeriert, dann mit 1 Liter Wasser versetzt. Hierbei fallen über 95 % des Fredericamycins aus und werden abzentrifugiert. Der Überstand enthält die mittel- bis polaren Substanzen (~ 2 g) und wird verworfen.
Der Niederschlag wird erneut in 2 Litern Methanol im Ultraschallbad digeriert, anschließend abzentrifugiert. Erneut fallen etwa 95 % des Fredericamycins aus, während Reste von polaren und mittelpolaren Substanzen gelöst bleiben (~ 2 g) und mit dem Überstand entfernt werden.
Als letztes wird Waschschritt Nummer 1 wiederholt, um Reste lipophiler Substanzen (-0.2 g) zu entfernen. Der Verlust an Fredericamycin beträgt hier erneut etwa 2 %. Man erhält 3.4 g reines Fredericamycin A in Form eines dunkelroten bis schwarzen Pulvers, Reinheit - 98 % (NMR) , Ausbeute ~ 85 %.

Claims

Ansprüche
1. Verfahren zur Aufkonzentration von Fredericamycin A aus einem Stoffgemisch, enthaltend den Verfahrensschritt in dem aus einer sauren Lösung, die Fredericamycin A enthält, durch Zugabe eines unpolaren Lösungsmittels in der Lösung enthaltenes Fredericamycin A ausgefällt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das unpolare Lösungsmittel ein cyclisches, lineares oder verzweigtes C5-C12-Alkan, C5-C12- Alken oder Gemische daraus ist.
3. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das unpolare Lösungsmittel ein cyclisches, lineares oder verzweigtes Hexan, insbesondere Cyclohexan ist.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-3, enthaltend zusätzlich den Verfahrensschritt der Behandlung eines festen Stoffgemisches, das Fredericamycin A enthält, mit einem protischen Lösungsmittel.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-4, enthaltend zusätzlich den Schritt der Behandlung eines festen Stoffgemisches , das Fredericamycin A enthält, mit einem protischen Lösungsmittel / Wasser Gemisch.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 oder 5, wobei das protische Lösungsmittel ein Cι-C4-Alkanol ist, insbesondere Methanol .
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, enthaltend zusätzlich einen Verfahrensschritt gemäß Anspruch 1 bis 3.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 7, wobei der Verfahrensschritt gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3 als erstes, der Verfahrensschritt gemäß Anspruch 4 oder 5 als zweites, gegebenenfalls der noch nicht durchgeführte Verfahrensschritt gemäß Anspruch 5 oder 4 als folgender Verfahrensschritt und gegebenenfalls der Verfahrensschritt gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3 als abschließender dieser Verfahrensschritte durchgeführt wird.
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PANDEY R C ET AL: "FREDERICAMYCIN A, A NEW ANTITUMOR ANTIBIOTIC I. PRODUCTION, ISOLATION AND PHYSICOCHEMICAL PROPERTIES", JOURNAL OF ANTIBIOTICS, JAPAN ANTIBIOTICS RESEARCH ASSOCIATION. TOKYO, JP, vol. 34, no. 11, 1981, pages 1389 - 1401, XP009019352, ISSN: 0021-8820 *

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