Способ очистки цефалоспорина с — SU 603343 (original) (raw)
О П КСАН ЗОБРЕТЕН оез Советских(11) 603343 Социал истичес Республик ПА 1 ЕНТУ 61) Дополнительный к енту 2) Заявлено 11.1173 (21) 1967978 М. КлС 07(43) Опубликовано 15,0 8.Бюллет Дата опубликования описания Иностранцы Гриннелл Джексон, Марта Каролин Стампер и Эдмонд Милтон Ботторфф(72) Авторы изобретен Иностранная фирмаЭли Лилли энд Компани (США) Заявитель(54) СПОСОБ ОЧИСТКИ ЦЕФАЛОСПОРИНА 2 Изобретение относится к новому способу очистки цефалоспорина С, образующегося при процессе брожения, от полисахаридов и протеиновых примесей,обычно присутствующих в ферментационных 6 жидкостях. Цефалоспорин С сам обладает слабым антибиотическим действием и, что особенно важно, является ценным исходным сырьем для получения ряда более сильных антибиотиков,;акнх как цефал ,отин и цефалоридин,7-аминоцефалоспорановой кислоты и различных ее производных. Известен способ выделения цефало спорина С, получаемого ферментацией, в виде натриевой соли, причем высокомолекулярные полисахариды и протеиновые примеси, образовавшиеся во время Ферментации, удается удалить фильтро ванием через мембрану (11, Однако этот способ в настоящее время неприменим в промышленности из-за больших объемов образующихся ферментационных жидкостей. В то же время очистка натрие вой соли цефалоспорина С перекристаллизацией удается лишь частично, так как применяемые при этом условия также вызывают осаждение примесей, последнее объясняется близкими харктеристи ками растворимости натриевой соли цефалоспорина С и указанных примесей.Известна также очистка цефалоспорина С, которая заключается в Ы-аци лировании цефалоспорина С, выделением И -ацилпроизводного и последующим удалении защитной группы. Известно боль" шее число Х-ацилпроизводных цефалоспорина С, однако они не пригодны для очистки цефалоспорина С от полисахаридов и протеиновых примесей, так как не обладают необходимыми свойствами растворимости, отличающимися заметно от растворимостей примесей.Так, например, Я-ацилпроиэводные цефалоспорина С, в котором ацильная группа представляет собой-галоид или С,о-дигалоидалканоил-, хотя и растворимы в органических раствори" телях при образовании прямо из ферментационного раствора цефалоспорина С, трудно растворимы или совсем нерастворимы в соответствующих растворителях при попытках снова растворить их в органическом растворителе, что не позволяет использовать эти производные для отделения цефалоспорина С от полисахаридов и протеиновых примесей 21,Целью изобретения является новый способ выделения цефалоспоринов С из603343 их сырых растворов превращением в я- воляет получать эти производные в чис,-ацилпроиэводные, имеющие характеристи- том виде, без загрязнения укаэанными ки растворимости, заметно отличающие- примесями и далее из них известными ся от характеристик полисахаридов,про- приемами получать 7-АСА или 7-аминотеиновых примесей, цефалоспорина С и 5 цефалоспорины. солей цефалоспорина С, причем эти 3 Яацилпроизводные цефалоспоринов раство- Согласно изобретению описывается римы в обычных органических раствори- способ очистки цефалоспоринов С фортелях и нерастворимы в воде, что поз- мулы 1н,н-бн-(к)-1-мн фВООК Ф- 1 с-бн -ВО бООИде каждый М представляет собой водо- взаимодей 2 415 с , -дихлорбензоилга- род или щелочной металл, лоидом или 4-хлорбензоилгалоидом вВ - водород, ацетокси-, окси- или водной среде, содержащей смешивающийметилтиогруппа, ся органический растворитель, наприот полисахаридов и протеиновых приме- мер ацетон, и указанные примеси, с сей, заключающийся в том, что сырой образование Я- цефалоспорин С формулы 1 подвергают . ф формулы Пра ованием -ацилцефалоспорина С СООНметиленхлорида и . Я,Я -диметилацетамида, и отделяют нерастворимые вещест ва от раствора,где Х - водород или хлор,Н имеет указанные выше значения,растворимого в водно-органической среде, и выпавшие в осадок полисахариды инротеиновые примеси отфильтровываютот водно-органической среды, доводятрН раствора до 1,5-3,5 и подвергаютсоединение Формулы П многократной перекристаллизации из органического водосмешивающегося растворителя, содержащего до 15 воды, с последующим снятием защитной группы известными приемами,Отделение полисахаридов и протеиновых примесей от Ж-ацилцефалоспорина , 40С формулы П, растворенного в водно-органической среде, согласно изобретению,проводят также следующим образом.Отделяют нерастворимые вещества изводно-органической среды, доводят рН 45полученного раствора до 1,5 -3,5, азатем добавляют к этому раствору хинолин, обычно 1,5-12 молей хинолина на1 моль соединения Формулы П, и выделяют очищенный М-ацилцефалоспорин С 50формулы П в виде его хинолиновой соли.Согласно изобретению, дополнительную очистку Х-ацилцефалоспоринов формулы П от указанных примесей можно проводить следующим образом. 55После отделения нерастворимых ве ществ от водноорганической смеси, содержащей растворенное соединение формулы П, выделяют кристаллизацией г(-ацилцефалоспорин Формулы П описанным выше способом и далее растворяютвыделенный . У-ацилцефалоспорин формулы П или его хинолиновую соль в.растцорителе или смеси растворителей,пригодных для выполнения отщепления7-ацильной группы, например, в смеси В дальнейшем согласно изобретениюсоединения формулы П или хинолиновыесоли подвергают отщеплению 7-ацильнойбоковой цепи с образованием 7-аминоцефалоспоринового соединения,Я в (4-Хлорбенэоил) - и Я в (2,4-дихлорбензоил)-производные цефалосйорина Си связанные с ним соединения (см. формулу П ) в виде их свободных кислотили хинолиновых солей обладают свойствами, которые заметно отличаются отсвойств цефалоспоринов С и их соответствующих солей. Таким образом, сыройцефалоспорин С, содержащий примеси,очищают рядом стадий, а именно превращением сырого цефалоспорина С в егосоответствующее производное формулы Пи отделением нерастворимых примесей отполученного раствора соединения Формулы П. Сырой цеФалоспорин С превращаютв производное формулы П взаимодействием с 2,4-дихлорбенэоилгалоидом или4-хлорбензоилгалоидом, обычно бромидом или хлоридом, преимущественно хлоридом, взятом с молярным избытком 315, в присутствии водной среды, содер.жащей водосмешивающийся инертный органический растворитель.Под инертным подразумеваетсяорганический растворитель, который нереагирует с 2,4-дихлорбенэоилгалоидомИ 4-хлорбенэоилгалоидом, применяемымцпри получении производных цефалоспорина С . К типичным водосмешивающимсяинертным органическим растворителямотносятся такие как кетоны, напримерацетон; эфиры, например диоксан, тет 603343рагидрофуран, диметоксиэтан и диэтоксиэтан; нитрилы, например ацетонитрил.Обычно водосмешивающийся органичес кий расворитель берут в количестве приблизительно равном по объему водной среды. Однако можно применять смесь, содержащую избыток водной среды или органического растворителя в отношении 10:1 по объему.Как правило, ацилирование ведут в водной щелочной среде, достаточной для образования соли щелочного металла цефалоспорина С, что получают добавлением в реакционную смесь гидроокиси щелочного металла, преимущественно едкого натра. Ацилирование ведут при температуре от 0 С до комнатной температуры 1 ацилирующий реагент добавляют к заранее приготовленной щелочной смеси, во нремя добавления поддерживают нужную температуру реакции и рН около 9,0-9,5. Во время добавления ацилирующего агента рН держат добавлением при необходимости щелочного реагента, такого как третичный амин, например триэтиламин, или гидроокись щелочного металла, например едкий катр. В данком случае лучше применять едкий натр.После образования производного формулы П рН реакционной смеси снижают с 9,0-9,5 примерно до 5,5-б,5. При этих условиях производное цефалоспорина С формулы И остается в растворе, тогда как большая часть полисахаридов и протеиновых примесей остается нерастворимой и легко удаляется обычными приемами (фильтрование, декантирование, центрифугиронание и др,)Затем производное формулы П ныделяют из ее частично очищенного раствора, например, понижением рН смеси до более кислой среды, например, до 1,5-3,5, Выделение производного формулы П можно облегчить добавлением воды к смеси с пониженным рН для уменьшения растворимости производного формулы П в среде. Производное формулы П можно выделить как н виде его свободной кислоты, так и в виде соли присоединения, например хинолиновой соли Ы -ацилпроизводного формулы П. Хинолиноную соль производного формулы П легко получают добавлением хинолина к смеси, содержащей свободную кислоту К -ацилпроизводного цефалоспорина С формулы П, Достаточно эквимолярного количества хинолина в пересчете на цефалоспорин С, однако, лучше при .снять избыток, обычно 1,5-12 молей хинолина на 1 моль Х -ацилцефалоспорина С формулы П.Для осуществления дальнейшего удаления примесей, выделенное таким образом, производное формулы П или его хинолиновую соль можно затем обработать любым из двух списанных ниже методов. Первым из них выделенное производное перекристаллизонывают в регулируемых условиях, расчитанных на иси"лючение остаточных количеств полимерных примесей, что достигается растворением производного формулы П илн его 5 хинолиновой соли в органическом водосмешивающемся растворителе.К типичным органическим водосмешинающимся растворителям относятся такиекак кетоны,например ацетон;эфиры,в част ности диоксан, тетрагидрофуран, диметоксиэтан или диэтоксиэтан; спирты,например метанол, этанол, н-пропанолили изо-пропанол; или нитрилы, например ацетонитрил, Органические водосме шивающиеся растворители могут содержать воду, но в этом случае лучше небольшое количество воды 1 до 15)В этих условиях перекрнсталлизацниостаточные количества примесей остар) ются нерастворимыми и легко удаляютсяизвестными приемами. Производное цефалоспорина С осаждают из очищенного таким образом раствора добавлениемводы и отделяют в виде свободной кисдб лоты или ее хинолиноной соли. При применении этого способа лучше, чтобыпроизводное цефалоспорина С формулы П находилось н виде свободной кислоты.Другим методом обработки выделенного производного цефалоспорина С формулы П или его хинолиновой соли является простое растворение указанногонронзнодного, как н виде свободной кислоты, так и в виде хинолиновой соли. н растворителе, пригодном для выполнения отщепления М-ацилированного 5-аминоаднпоильного заместителя производного цефалоспорина С. Остаточные количества примесей остаются нерастворимыми в растворителе, который используется для проведения реакции отщепления,что позволяет после удаления примесейизвестными приемами применять раствори.тель для реакции отщеплення.Раствор 45.производного цефалоснорина С, которыйостается после удаления нерастворимыхпримесей, затем используют н процессерасщепления без выделения производного из растворителя.50 Типичными растворителями, применяемыми в процессе расщепления, являютсягалондированные углеводороды, напримерхлороформ или метиленхлорид; эФиры, вчастности тетрагидрофуран или диоксан.55 Очень выгодно применять такие амиды, как К,Н - диметилформамнд илиИ,К-.диметилацетамид, для смесей растворителей, применяемых н реакциях расщепления. Согласно изобретению, для этой 60 цели преимущественно используют смесьметиленхлорида и М,й-диметилацетамида.При использовании этого последнегометода, когда производное цефалоспорнна С не выделяетря нз растворителя дорасщепления желательно, чтобы произ водное было высушено до помещения в, ку в безводной среде достигается лучшее расщепление,Цефалоспорины С, применяемые согласно изобретению как исходные вещест" 5ва, могут быть в виде их свободныхкислот, тогда М в формуле 1 представляет собой водород, но лучше применятьцефалоспорин С в виде его соли щелоч"ного металла, такого как литий, натрий 10или калий, преимущественно в виде натриевой соли.П р и м е р 1. 60 г натриевой солицефалоспорина С (128 ммолей) перемешивают с 300 мл дистиллированной воды )5до окончания растворения, Добавляютоколо 300 мл ацетона. Смесь перемешивают и охлаждают до 5 фС, в это времявыпадает осадок натриевой соли цефалосгорина С, рН смеси доводят до 9,09,5 добавлением водного 20-ного раствора едкого натра. К полученному раствору при 5 С добавляют 19,7 мл 2,4-дихлорбензоилхлорида (141 ммоля, 10-ныйизбыток) при перемешивании в течение30-35 мин рН смеси поддерживают равным 9,0-9,5 во время добавления 2,4-дихлорбензоилхлорида добавлением, принеобходимости, 20-ного водного раствора едкого натра, По окончании добавления 2,4-дихлорбензоилхлорида смесь30перемешивают при 5 С в течение 10 минили до установления рН 9,0-9,5 в течение 2 мин. Затем смесь подкисляютконцентрированной соляной кислотой дорН 6,5, Полученную смесь обрабатывают300 мл воды, затем 5-10 г фильтрующейдобавки (Гифло). Смесь фильтруют через Фильтр (толщина 0,25-0,5 дюйма(6,2-12,7 мм) на воронке Бюхнера Р 3),осадок промывают 50 мл воды, Фильтрат и промывки соединяют, перемешивают и нагревают до 20 С, Для доведениярН смеси до 3,0 в нее добавляют концентрированную соляную кислоту. Раствор заражают кристаллами продукта, полученными из небольшой лабораторнойпробы, рН доводят до 2,7 концентрированной соляной кислотой. Смесь перемешивают 30 мин при 20-23 фС, в это время кристаллизуется И в (2,4-дихлорбензоил)-цефалоспорин С (сначала выпадаетв виде масла, затем капли масла за, -вердевают). Смесь подкисляют концент -рированной соляной кислотой до рН:1,8,перемешивают 2-3 мин и добавляют 300 млводы, Водную органическую смесь перемешивают 2-3 мин, охлаждают до 5 С иперемешивают при 0-5 С в течение 1 ч.Продукт фильтруют, промывают 500 млводы сушат в вакууме при 45 С и получают 68,0 г (89,1) .60Смесь 20,0 г М в (2,4-дихлорбензоил)-цефалоспорина С в 180 мл ацетонареактивного сорта перемешивают до получения равномерной смеси, затем добавляют 90 мл дистиллированной воды. 65 Смесь перемешивают до растворения продукта (около 10-15.мин). К полученному раствору добавляют 2 г Фильтрующей добавки (Гифло) и 2 г обесцвечивающего угля (Дарко), Смесь перемешивают около 5 мин и фильтруют через фильтрующую подушку (около 1 г в,воронке Бюхнера 9 О). Фильтрование можно повторить беэ обесцвечивания углем до получения прозрачного Фильтрата. Небольшое количество осадка промывают 20 мл ацетона. Фильтрат и промывки соединяют и перемешивают с 250 мл дистиллированной воды. Затем смесь охлаждают до 25 С и добавляют дистиллированную воду до сохранения первых следов мутности (после добавления 75-110 мл воды). Затем смесь заражают 0,5 г перекристаллизованного продукта. Смесь перемешивают 30 мин при комнатной температуре (23-25 С), добавляют 350 мл воды при перемешивании в течение 10 мин. По окончании добавления воды смесь охлаждают и держат при 5 фС в течение 1 ч. Полученную смесь фильтруют, промывают водой и сушат в вакууме при 15 ОС. Выход М -(2,4-дихлорбензоил) -цефалоспорина С составляет 16-16,5 г.П р и м е р 2. 60 г (134 ммоля) натриевой соли цефалоспорина С перемешивают в 300 мл воды до растворения. Добавляют около 150 мл ацетона и раствор перемешивают и охлаждают до 10 С. рН раствора доводят до 9,0 с помощью водного 20-ного раствора едкого натрия и добавляют 17 мл (134 ммоля) 4- -хлорбензоилхлорида. Смесь перемешивают при 10-15 С в течение 30 мин, за это время добавляют водный 20-ный раствор едкого натра в количестве, достаточном для поддержания рН смеси около 9,0, Затем добавляют двумя порциями около 1050 мл воды (800 и 250 мл) и рН доводят до 1,9 концентрированной соляной кислотой. Смесь заражают кристаллами И -(4-хлорбензоил)-цефалоспорина С и охлаждают на ледяной бане.Смесь охлаждают в течение 10-15 ч (при 5 фС),Кристаллический осадок отФильтровывают, промывают водой и сушат в вакууме при 40 С. Вес кристаллического М-(4-хлорбензоил)-цефалоспорина составляет 55,7 г.Частично очищенный Я -(4-хлорбензоил)-цефалоспорин С дальше очищают перекристаллизацией согласно методикепримера 1.П р р м е р 3, 11,8 г (20 ммолей) М в (2,4-дихлорбензоил)-цефалоспорина С перемешивают в 150 мл хлороформа, ингибированного от амилена. К этой смеси добавляют 5, мл (48 ммолей) хинолина и 8,8 мл (95 ммолей) И,ь( -диметилацетамида, Температура смеси поднимается примерно до 28 С, Смесь охлаждают до 15 С и быстро добавляют 9,60 мл (135 ммолей) ацетилхлорида.603343 Температура смеси поднимается до 23 С,смесь перемешивают при 24-25 фС в течение 40 мин, за это время растворяетсяМ в (2,4-дихлорбензоил)-цефалоспорин С.Затем смесь охлаждают до -35 фС и добавляют 26 мл (162 ммоля) К,14 -диэтиланилинаСмесь снова охлаждают до -25 Си добавляют 9,8 г (47 ммоля) пятихлористого фосфора. Смесь перемешивают30 мин при -15 фС, охлаждают до -40 С Ои добавляют 34 мл пропиленгликоля. Полученную смесь перемешивают 1,5-2 чпри 0 С, охлаждают до (-15) С и добавляют 100 мл льда и воды,Водную фазу отделяют от органической фазы, органическую фазу экстрагируют 20 мл воды. Водные фазы соединяют и доводят рН до 3,5 концентрированным раствором гидроокиси аммония. Выпадает твердый осадок, его отфильтровывают, промывают водой, затем метанолом и ацетоном, сушат и получают 4,8-5,0 г 7-аминоцефалоспорановой кислоты. Формула изобретения Способ очистки цефалоспорина С формулы 1 Составитель С,ПлужновРедактор Т.Девятко Техред М.Борисова Корректор С.Гарасиняк Заказ 1675/63 Тираж 559 Подписное ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб д. 4/5Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул, Проектная, 4 л.НгМ СН СНг) - С - КН - СН - СН СНгБООИ р,б х лФг Ояг 3О ООИгде каждый М представляет собой во- фалоспорин С о лы 1дород или щелочной металл,20 и формулы 1 подвергаютВ-вооовзаимодействию с 2,4-дихлорбензоилгаводород, ацетокси-, окси- или лоидом или 4 метилтиогруппа,- и -хлорбензоилгалоидом в водот полисах риной среде, содержащей смешивающийсясейсахаридов и протеиновых примесе, отличающий сяторганический растворитель такой какс я тем, что, ацетон, с образованием К -аУс целью упрощения процесса сы йро це- спорина формулы Пем -ацилцефало/фОй С- хн- Сн-Жня - с-Ян-бн - 1 н снгХщ С Ь С-СН,-ВО 1ОООНгде л - водород или хлор, Приоритет по признакам:й имеет укаэанные выше значения, 13,11.72 - по признаку очистки ирастворимого в водно-органической сре- выделения целевого продукта в видеде, и выпавшие в осадок полисахариды 35 свободного соединения;и протеиновые примеси отфильтровывают 19.09.73 - по признаку выделенияот водно-органической среды, доводят целевого продукта в виде ето хинолинорН раствора до 1,5-3,5 и подвергают вой соли.соединение формулы П многократной перекристаллизации из органического во Источники информации, принятые водосмешивающегося растворителя, содер- внимание при экспертизе:жащего до 15 Ъ воды, с последующим 1. Патент США Р 3739002, кл.260-243,снятием защитной группы и выделением 1969.(прототип) .целевого продукта в виде кислоты или 2. Патент СЮА 93641018, кл, 260-243,соли. 45 1969.