BE1009264A3 - Werkwijze voor de winning van ampicilline. - Google Patents

Abstract

Werkwijze voor de winning van ampicilline uit een mengsel dat ampicilline en 6-aminopenicillinezuur (6-APA) bevat waarbij een mengsel van ampicilline en 6-APA met een pH groter dan 7 dat, afgezien van eventueel aanwezige vast ampicilline, bij een pH tussen 7,0 en 8,5 homogeen is, wordt onderworpen aan een pH verlaging tot een pH lager dan 8,2 is bereikt, en de aanwezige vaste stof wordt gewonnen. De werkwijze kan bijzonder geschikt worden toegepast op het reaktiemengsel verkregen na de enzymatische acyleringsreaktie van 6-APA met een fenylglycinederivaat als acyleringsmiddel. Op deze wijze kan zuiver ampicilline eenvoudig worden gewonnen.

Description

   <Desc/Clms Page number 1> 
 



   WERKWIJZE VOOR DE WINNING VAN AMPICILLINE 
De uitvinding betreft een werkwijze voor de winning van ampicilline uit een mengsel dat ampicilline en 6-aminopenicillinezuur (6-APA) bevat. 



   Bij de bereiding van ampicilline waarbij 6-APA wordt geacyleerd met een D-fenylglycinederivaat, is de winning van het ampicilline en de opwerking van het reaktiemengsel in het algemeen moeilijk. 



   Een methode om ampicilline zuiver te isoleren uit een mengsel dat ampicilline en geringe hoeveelheden 6APA bevat, wordt beschreven in JP-A-47030687. Volgens de in deze Japanse publikatie beschreven methode wordt een zuur, waterig mengsel dat 6-APA en ampicilline bevat onderworpen aan een extractie met butanol of isoamylalcohol waarna de pH wordt verhoogd tot een waarde tussen 6 en 7 en het produkt wordt gewonnen middels volledig indampen en vriesdrogen. Deze methode heeft het nadeel dat procesvreemde organische oplosmiddelen moeten worden toegevoegd. Daarnaast geldt dat volledig indampen en vriesdrogen een methode is die   industrieel   niet toepasbaar is. Bovendien worden er tijdens het proces zouten gevormd die in het verkregen gevriesdroogde produkt terechtkomen. 



   Het doel van de uitvinding is een eenvoudige,   industrieel   toepasbare, werkwijze te verschaffen die het mogelijk maakt ampicilline zuiver te winnen zonder gebruik te maken van dergelijke procesvreemde organische verbindingen. 



   Dit wordt volgens de uitvinding bereikt doordat een mengsel dat ampicilline en 6-APA bevat met een pH groter dan 7, dat, afgezien van eventueel aanwezige vaste ampicilline, bij een pH tussen 7, 0 en 8, 5 homogeen is, wordt onderworpen aan een pH verlaging tot een pH lager dan 8, 2 is bereikt en de aanwezige vaste stof wordt gewonnen. 

 <Desc/Clms Page number 2> 

 



   Aanvraagster heeft gevonden dat het mogelijk is door de pH van het mengsel te verlagen tot een waarde lager dan 8, 2 bijvoorbeeld tussen 5, 0 en 8, 0, in het bijzonder tussen 5, 5 en 7, 8, afhankelijk van de samenstelling van het reaktiemengsel, ampicilline met een zuiverheid groter dan 90   massa-%,   in het bijzonder groter dan 98 massa-% te laten uitkristalliseren zelfs wanneer een grote hoeveelheid 6-APA in het mengsel aanwezig is, waarna het kan worden gewonnen. In het reaktiemengsel zijn naast ampicilline vaak nog waardevolle componenten aanwezig zoals bijvoorbeeld de 6-APA. Om te komen tot een commercieel aantrekkelijk proces is het dan ook van belang tevens de verliezen aan 6-APA en ampicilline te minimaliseren.

   Gebleken is tevens dat wanneer vervolgens de pH nog verder wordt verlaagd tot een waarde lager dan 7, 0, in het bijzonder tussen 1, 5 en   6, 0,   6-APA en de resterende ampicilline nagenoeg volledig uitkristalliseren, waarna dit mengsel van 6-APA en ampicilline kan worden gewonnen, bijvoorbeeld door filtratie. Het verkregen mengsel van 6-APA en ampicilline kan eventueel worden hergebruikt zodat een werkwijze wordt verkregen waarin zuiver ampicilline wordt verkregen zonder significante verliezen aan 6-APA en ampicilline. 



   De werkwijze volgens de uitvinding is in het bijzonder geschikt om te worden toegepast in de opwerking van het reaktiemengsel dat wordt verkregen na de enzymatische acyleringsreaktie waarin 6-APA wordt geacyleerd met D-fenylglycineamide (PGA) of esters van Dfenylglycine. Zo kan bijvoorbeeld de werkwijze volgens de uitvinding worden toegepast op een uitgangsmengsel dat wordt verkregen door het reaktiemengsel van een bij relatief hoge pH, bijvoorbeeld een pH tussen 8 en 10, uitgevoerde enzymatische acyleringsreaktie, achtereenvolgens te filtreren, waarbij   (gelmmobiliseerd)   enzym wordt afgescheiden, de pH te verlagen tot een waarde tussen 7, 0 en 9, 0, afhankelijk van het mengsel zodanig dat 

 <Desc/Clms Page number 3> 

 PG is uitgekristalliseerd en ampicilline nog niet en de gevormde vaste stof, die meestal in hoofdzaak zal bestaan uit D-fenylglycine (PG)

   dat tijdens de enzymatische reaktie is gevormd, af te scheiden. Desgewenst kan de pH nog verder worden verlaagd tot een waarde tussen 7, 0 en   9, 0.    



   Een andere uitvoeringsvorm is die waarbij als uitgangsmengsel het mengsel wordt toegepast dat wordt verkregen na een enzymatische acyleringsreaktie die eindigt bij een relatief lage pH, bijvoorbeeld een pH tussen 7, 5 en   8, 8,   en na afscheiding van de vaste stof welke in hoofdzaak het geimmobiliseerd enzym en Dfenylglycine bevat. 



   In het uitgangsmengsel dat 6-APA en ampicilline bevat kan zich een significante hoeveelheid 6-APA bevinden. Meestal is de hoeveelheid 6-APA lager dan 75 mol% berekend ten opzichte van de totale hoeveelheid 6-APA plus ampicilline, bij voorkeur 2-60%, in het bijzonder 5- 50%. 



   Een pH-verlaging kan in het kader van de uitvinding op diverse wijzen worden bewerkstelligd, bijvoorbeeld chemisch door toevoegen van een zuur bijvoorbeeld een mineraal zuur, in het bijzonder zwavelzuur, zoutzuur of salpeterzuur. Een andere mogelijkheid is bijvoorbeeld, wanneer bij de acyleringsreaktie PGA is toegepast als acyleringsmiddel, of wanneer een ester van PG is toegepast en de pH tijdens de acyleringsreaktie op een constante waarde is gehouden via titratie met ammonia, een pH-verlaging door een fysische verwijdering van ammoniak. Geschikte fysische verwijderingsmethoden zijn bijvoorbeeld een stripbehandeling met stoom of een inert   gas ; (stoom)   destillatie onder verlaagde druk, in het bijzonder dunnefilm   verdamping ; afdampen   in een   sproeitoren ?   gasmembraanscheiding of elektrodialyse. 



   De optimale pH waarbij ampicilline wordt 

 <Desc/Clms Page number 4> 

 gewonnen hangt af van de samenstelling van het mengsel en wordt zo gekozen dat een optimale scheiding tussen 6-APA en ampicilline wordt verkregen. De optimale pH is in de praktijk een compromis tussen enerzijds hoge zuiverheid van het gewonnen ampicilline die wordt bereikt wanneer de pH relatief weinig wordt verlaagd zodat de ampicilline nog gedeeltelijk en de 6-APA nog volledig in oplossing   is ; en   anderzijds hoge opbrengst die wordt bereikt wanneer de pH zo ver wordt verlaagd dat de ampicilline nagenoeg volledig is neergeslagen maar waarbij tegelijkertijd ook een deel van de 6-APA is neergeslagen. De deskundige is eenvoudig in staat de voor zijn situatie optimale pH vast te stellen. 



   De temperatuur waarbij de opwerking wordt uitgevoerd ligt meestal lager dan   35OC,   bij voorkeur tussen 0 en   30oC.   



   Door toepassing van de werkwijze volgens de uitvinding voor de winning van zuiver ampicilline in combinatie met hergebruik van het na verdere pH-verlaging verkregen mengsel van 6-APA en ampicilline, op het mengsel dat verkregen wordt na enzymatische acylering van 6-APA met PGA kan in totaal een hoge selectiviteit op 6-APA, in het bijzonder groter dan 80%, worden verkregen. Het resterende filtraat, dat hoofdzakelijk nog geringe hoeveelheden PGA bevat, kan desgewenst verder worden opgewerkt, bijvoorbeeld door het op een pH groter dan 8, in het bijzonder tussen 8, 5 en 10, te brengen. Desgewenst kan nog worden geconcentreerd en gekoeld tot een temperatuur lager dan   10OC,   bijvoorbeeld tussen 0 en   8 C.   



  Op deze wijze wordt een werkwijze verkregen waarmee zowel 6-APA als PGA met hoog rendement kunnen worden toegepast. 



  In de enzymatische acyleringsreaktie kunnen als acyleringsmiddel bijvoorbeeld PGA of esters van PG worden toegepast. 



   Als enzym kan in principe elk enzym worden toegepast dat geschikt is als katalysator in de 

 <Desc/Clms Page number 5> 

 koppelingsreaktie. Dergelijke enzymen zijn bijvoorbeeld de enzymen die bekend zijn onder de algemene aanduiding penicilline amidase of penicilline acylase. Voorbeelden van geschikte enzymen zijn enzymen afgeleid van Acetobacter, Aeromonas, Alcaliaenes, Aphanocladium, Bacillus so., Cephalosporium, Escherichia, Flavobacterium, Kluvvera, Mvcoplana, Protaminobacter, Pseudomonas en Xanthomonas, in het bijzonder Acetobacter pasteurianum, Alcaliaenes faecalis, Bacillus   mea2   erium, Escherichia coli en Xanthomonas citrii. 



   Bij voorkeur wordt een geimmobiliseerd enzym toegepast, aangezien het enzym dan eenvoudig afgescheiden en hergebruikt kan worden. Gelmmobiliseerde enzymen zijn op zich bekend en commercieel verkrijgbaar. Bijzonder geschikt zijn gebleken het Escherichia coli enzym van Boehringer Mannheim GmbH dat onder de naam   Enzygel      commercieel   verkrijgbaar is, het   geimmobiliseerde     Penicilline-G   acylase van Recordati en het geimmobiliseerde Penicilline-G acylase van Pharma Biotechnology Hannover. 



   De temperatuur waarbij de enzymatische acyleringsreaktie wordt uitgevoerd ligt meestal lager dan   35 C,   bij voorkeur tussen 0 en   28 C.   De pH waarbij de enzymatische acyleringsreaktie wordt uitgevoerd ligt meestal tussen 5, 5 en 10, bij voorkeur tussen 6 en 9. 



   De enzymatische acyleringsreaktie, en de opwerking van het reaktiemengsel wordt in de praktijk meestal uitgevoerd in water. Desgewenst kan het reaktiemengsel ook een organisch oplosmiddel of een mengsel van organische oplosmiddelen bevatten, bij voorkeur minder dan 30 vol. %. Voorbeelden van organische oplosmiddelen die kunnen worden toegepast zijn alcoholen met 1-7 C-atomen, bijvoorbeeld een monoalcohol, in het bijzonder methanol of ethanol ; een diol, in het bijzonder ethyleenglycol of een triol, in het bijzonder glycerol. 



   In het kader van deze uitvinding kunnen de 

 <Desc/Clms Page number 6> 

 verschillende componenten in de vrije vorm of als zouten in het reaktiemengsel aanwezig zijn. Met de genoemde pHwaarde wordt steeds de pH-waarde gemeten bij kamertemperatuur bedoeld. 



   De uitvinding zal verder worden toegelicht aan de hand van de voorbeelden, zonder evenwel daartoe te worden beperkt. 
 EMI6.1 
 



  Afkortinaen AMPI = ampicilline AMPI. 3H2O = ampicilline-trihydraat 6-APA = 6-amino-penicillinezuur PGA   = D-fenylglycineamide   PG   = D-fenylglycine   
 EMI6.2 
 Voorbeeld I 
Enzymatische koppeling van 200 mM PGA en 200 mM 6-APA bij 5 C, gevolgd door opwerking. 



   Een mengsel van 43, 9 g 6-APA en 30, 6 g PGA werd 
 EMI6.3 
 gesuspendeerd in 877 ml water en gekoeld tot 5 C. De resulterende suspensie werd toegevoegd aan 100 g"nat" geimmobiliseerd   Pen-G   acylase van Recordati (Milaan). Dit enzym is commercieel verkrijgbaar in een mengsel van water en glycerol ("nat enzym"), en werd voor gebruik gewassen met 3 x 100 ml water. 



  Na 2 uur was de pH opgelopen naar   8,     16. M. b. v.   geconcentreerd NH3 werd de pH op 8, 6 gebracht en na 5 min. werd het reactiemengsel gefiltreerd over een G-3 glasfilter ; het residu werd gewassen met 100 ml water   (5 C).   Dit residu was een mengsel van enzym en tijdens de reactie gevormd PG. 



  Het gecombineerde filtraat werd bij   50C   in 10 min. aangezuurd tot pH 6, 8 met geconcentreerd   H2SO..   Na 30 min. werd gefiltreerd, gewassen met 3 x 30 ml water en gedroogd, waardoor 30, 6 g AMPI. 3H2O verkregen werd met een chemische zuiverheid (op watervrije basis) van > 98%. 

 <Desc/Clms Page number 7> 

 



  De moederloog van de AMPI-kristallisatie werd bij   50C   opnieuw aangezuurd tot pH = 4, 6 met geconcentreerd   H2S0..   



  Na 1 uur roeren werd gefiltreerd en gewassen met 2 x 20 ml water, waardoor 13, 0 g vaste stof, berekend op watervrije basis, werd verkregen. Deze vaste stof bevatte een mengsel van APA en AMPI in een molaire verhouding   94 : 6.   



  Voorbeeld II
Enzymatische koppeling van 200 mM PGA en 200 mM 6-APA bij 5OC, gevolgd door opwerking. 



   Een mengsel van 43, 9 g 6-APA en 30, 6 g PGA werd 
 EMI7.1 
 gesuspendeerd in 877 ml water en gekoeld tot 5OC. De resulterende suspensie werd toegevoegd aan 100 g"nat" geimmobiliseerd Pen-G acylase van Recordati (Milaan). Dit enzym is commercieel verkrijgbaar in een mengsel van water en glycerol ("nat enzym"), en werd voor gebruik gewassen met 3 x 100 ml water. 



  Na 2 uur was de pH opgelopen naar   8,     16. M. b. v.   geconcentreerd   NHg   werd de pH op 8, 6 gebracht en na 5 min. werd het reactiemengsel gefiltreerd over een G-3 glasfilter ; het residu werd gewassen met 100 ml water   (5 C).   Dit residu was een mengsel van enzym en tijdens de reactie gevormd PG. 



  Het gecombineerde filtraat werd als volgt opgewerkt : met behulp van een rotatiefilmverdamper werd bij   200C   510 ml vloeistof afgedestilleerd (in ca. 45-60 min. ), waarna 510 ml water werd toegevoegd. Deze procedure werd   1x   herhaald. 



  De ontstane suspensie werd gefiltreerd over een G-3 
 EMI7.2 
 glasfilter en gewassen met 2 x 30 ml water (5OC) en gedroogd, waardoor 22, verkregen werd met een chemische zuiverheid (op watervrije basis) van > 98%.

Claims (1)

1. 2 9 AMPI. 3H2OCONCLUSIES 1. Werkwijze voor de winning van ampicilline uit een mengsel dat ampicilline en 6-aminopenicillinezuur (6- APA) bevat, met het kenmerk, dat een mengsel dat ampicilline en 6-APA bevat met een pH groter dan 7, dat, afgezien van eventueel aanwezige vaste ampicilline, bij een pH tussen 7, 0 en 8, 5 homogeen is, wordt onderworpen aan een pH verlaging tot een pH lager dan 8, 2 is bereikt en de aanwezige vaste stof wordt gewonnen.

   2. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de pH wordt verlaagd tot een waarde tussen 5, 5 en 7, 8.

   3. Werkwijze volgens conclusie 1 of 2, met het kenmerk, dat het uitgangsmengsel 2-60 mol % 6-APA bevat berekend ten opzichte van de totale hoeveelheid 6-APA en ampicilline.

   4. Werkwijze volgens een der conclusies 1-3, met het kenmerk, dat de resterende vloeistoffase wordt onderworpen aan een pH-verlaging tot een pH lager dan 7, 0 wordt bereikt en de aanwezige vaste stof wordt gewonnen.

   5. Werkwijze volgens conclusie 4, met het kenmerk, dat de resterende vloeistoffase wordt onderworpen aan een pH-verlaging tot een pH tussen 1, 5 en 6, 0 wordt bereikt.

   6. Werkwijze volgens een der conclusies 1-5, waarbij het mengsel van ampicilline en 6-APA wordt bereid uit het reaktiemengsel van een enzymatische acyleringsreaktie bij een pH tussen 8 en 10, via verlaging van de pH tot een waarde tussen 7, 0 en 9, 0 en afscheiden van de vaste stof. <Desc/Clms Page number 9>

   7. Werkwijze volgens conclusie 6, waarbij uit het reaktiemengsel verkregen na de acyleringsreaktie eerst de aanwezige vaste stof wordt verwijderd.

   8. Werkwijze volgens een der conclusies 1-5, waarbij het mengsel van ampicilline en 6-APA wordt bereid uit het reaktiemengsel van een enzymatische acyleringsreaktie bij een pH tussen 7, 5 en 8, 8 en afscheiden van de aanwezige vaste stof.

   9. Werkwijze voor de winning van ampicilline zoals beschreven en toegelicht aan de hand van de voorbeelden.

   10. Ampicilline verkregen met de werkwijze volgens een der conclusies 1-9.