Способ выделения цефалоспорина с

 

Изобретение относится к области биотехнологии и касается производства антибиотика широкого спектра действия цефалоспорина С. Способ из фильтрата предусматривает выделение цефалоспорина с культуральной жидкости, полученной в процессе биосинтеза с использованием приема сорбции на неионогенном синтетическом сорбенте. Десорбцию целевого продукта осуществляют водно-органическим раствором. Полученный элюат пропускают через анионит, десорбируют водным раствором электролита. Далее элюат концентрируют с помощью мембранного метода - обратного осмоса при давлении от 1,8 до 2,9 МПа и температуре от 10 до 15°С с получением концентрированного элюата с содержанием цефалоспорина С от 80 до 120 мг/мл. Из полученного концентрированного элюата антибиотик осаждают в виде соли щелочного металла известными методами. Использование способа позволяет повысить выход цефалоспорина С, улучшить экологию за счет снижения расхода органических растворителей.

Изобретение относится к области биотехнологии и касается способа получения антибиотика широкого спектра действия, а именно цефалоспорина С, из фильтрата культуральной жидкости, полученной в процессе биосинтеза.

Известны способы выделения цефалоспорина С /патент США №3641018, 1971 г., патент Японии №32791, 1976 г. (выложенная заявка 102964, 1974 г.), патент Швейцарии №7286, 1969 г., патент США №3573296, 1972 г., патент ФРГ 31928142, 1970 г., патент Франции №2044785, 1971 г., патент Швейцарии №2044785, 1972 г., патент США №3718644, 1970 г., патент США №3725400, 1973 г., патент Англии №1270448, 1972 г., патент Румынии №78011, 1983 г., - прототип, патент Японии №128294, 1977 г. (выложенная заявка 45131, 1976 г.)/, согласно которым элюат, полученный при десорбции с неионогенного синтетического сорбента, подлежит дополнительной очистке и концентрированию на слабоосновном анионите. Из элюата, полученного после очистки и концентрирования на низкоосновном анионите, с содержанием цефалоспорина С, как правило, не превышающем 20 г/л, проводят осаждение цефалоспорина С в виде соли с тяжелыми металлами путем добавления к элюату ацетата металла и от одного до двух объемов смешивающегося с водой органического растворителя, преимущественно ацетона или изопропилового спирта.

Для осаждения цефалоспорина С в виде соли щелочного металла десорбцию последнего с низкоосновного анионита осуществляют водным раствором ацетата соответствующего металла с последующим введением от 4-5 до 10-12 объемов смешивающегося с водой органического растворителя, преимущественно изопропилового спирта или ацетона.

К числу недостатков перечисленных способов можно отнести:

1. Осаждение цефалоспорина С в виде соли щелочного металла (натрий или калий) из элюата с содержанием не более 20 г/л приводит к использованию больших объемов органических растворителей - от 4-5 до 10-12 объемов на 1 объем элюата.

2. Необходимость проведения процесса регенерации больших объемов растворителей, что связано со значительными энергетическими затратами.

3. Потери на стадии осаждения достигают 15% от содержания цефалоспорина С в элюате.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту является способ выделения цефалоспорина С /патент Румынии №78011, 1983 г./, основанный на сорбции целевого продукта на неионогенном синтетическом сорбенте с последующей очисткой и концентрированием на низкоосновном анионите и осаждением в виде натриевой соли путем добавления 10-12 объемов изопропилового спирта.

Недостатками способа по прототипу являются:

1. Использование значительных объемов органических растворителей.

2. Необходимость проведения регенерации значительных объемов растворителей, что связано с большими энергетическими затратами.

3. Для достижения максимального выхода соли цефалоспорина С необходимо использовать изопропиловый спирт с массовой долей основного вещества не менее 99%, что недостижимо методами простой перегонки и приводит к дополнительным затратам за счет использования при регенерации 3-го компонента.

4. Потери на стадии осаждения достигают 15% от содержания цефалоспорина С в элюате.

Целью заявляемого способа является:

- снижение расхода органических растворителей, используемых на осаждение цефалоспорина С;

- снижение энергетических затрат на регенерацию растворителей;

- снижение потерь продукта на стадии осаждения.

Поставленная цель достигается тем, что осаждение соли щелочного металла цефалоспорина С ведут из концентрированного методом обратного осмоса элюата с содержанием цефалоспорина от 80 до 120 г/л.

Отличительные признаки заявляемого способа:

1. Осаждение цефалоспорина С в виде соли щелочного металла из элюата с низкоосновного анионита, дополнительно сконцентрированного методом обратного осмоса, который относится к ресурсо- и энергосберегающим способам.

2. Осаждение цефалоспорина С ведут из концентрированного элюата с содержанием цефалоспорина С от 80 до 120 г/л.

3. Снижение расхода органического растворителя в 4-6 раз по отношению к прототипу.

4. Снижение потерь целевого продукта на стадии осаждения с 15% до 8-12%.

Заявляемый способ обеспечивает:

1. Концетрирование элюата цефалоспорина С с низкоосновного анионита до содержания от 80 до 120 г/л.

2. Снижение расхода органического растворителя на стадии осаждения соли щелочного металла цефалоспорина С от 4 до 6 раз.

3. Снижение энергозатрат на регенерацию отработанного органического растворителя.

4. Снижение потерь на стадии осаждения соли щелочного металла цефалоспорина С с 15% до 8-12%.

5. Возможность использования на стадии осаждения цефалоспорина С изопропилового спирта с массовой долей основного вещества не менее 92%.

Следующие примеры иллюстрируют предлагаемое изобретение.

Пример 1.

Через стеклянную колонку диаметром 110 мм, содержащую 7500 см ³ неионогенного синтетического сорбента Amberlite XAD-4, пропускали 12500 мл фильтрата культуральной жидкости цефалоспорина С (нативный раствор) с концентрацией 10 мг/мл со скоростью 1,5 объема нативного раствора через один объем сорбента за 1 час. Колонку с сорбентом промывали с той же скоростью обессоленной водой в объеме 7500 мл.

Цефалоспорин С из колонки десорбировали водным раствором ацетона с массовой концентрацией 20% и получали 17500 мл элюата. Полученный элюат пропускали через стеклянную колонку, содержащую 750 см³ низкоосновного анионита Amberlite IRA-67 в ацетатной форме.

После сорбции цефалоспорина С промывали анионит 750 мл обессоленной воды.

Для получения целевого продукта в виде натриевой соли десорбцию осуществляли 0,2 н. водным раствором ацетата натрия с величиной водородного показателя 5,2-5,5 рН. Получали 5000 мл элюата с концентрацией цефалоспорина С 20 мг/мл.

Для осаждения натриевой соли цефалоспорина С по прототипу к 5000 мл элюата с низкоосновного анионита добавляли 50000 мл изопропилового спирта с массовой долей основного вещества 99%. Полученный осадок отфильтровывали, промывали изопропиловым спиртом и высушивали. Потери на стадии осаждения составили 15%.

Для осаждения натриевой соли согласно предлагаемому изобретению элюат с низкоосновного анионита с содержанием 20 мг/мл и объемом 5000 мл подвергали концентрированию методом обратного осмоса, который осуществляли на обратноосмотической установке с использованием фильтроэлементов рулонного типа из полимерных мембран с поверхностью фильтрации 0,9 м² . Процесс вели при давлении от 1,8 до 2,9 МПа и температуре, не превышающей 15°С. Процесс вели до содержания в растворе цефалоспорина С 80 мг/мл, объем полученного концентрированного раствора составил 1250 мл. Таким образом, степень концентрирования составила 4,0. Далее к полученному раствору добавляли 12500 мл изопропилового спирта с массовой долей основного вещества 99%. Полученный осадок отфильтровывали, промывали изопропиловым спиртом и высушивали. Потери на стадии осаждения составили 10%.

Таким образом, по отношению к прототипу расход растворителя снизился в 4 раза. Потери на стадии осаждения по отношению к способу по протипу снизились на 5%.

Пример 2.

Способ по примеру 1, отличающийся тем, что для осаждения натриевой соли цефалоспорина С использовали сконцентрированный до 120 мг/мл методом обратного осмоса элюат с низкоосновного анионита, объем раствора составил 833 мл. Таким образом, степень концентрирования составила 6,0. Далее к полученному раствору добавляли 8330 мл изопропилового спирта с массовой долей основного вещества 99%. Полученный осадок отфильтровывали, промывали изопропиловым спиртом и высушивали. Потери на стадии осаждения составили 8%.

Таким образом, по отношению к прототипу расход растворителя снизился в 6 раз.

Потери на стадии осаждения по отношению к способу по протипу снизились на 7%.

Пример 3.

Способ по примеру 1, отличающийся тем, что для осаждения натриевой соли цефалоспорина С использовали сконцентрированный до 80 мг/мл методом обратного осмоса элюат с низкоосновного анионита, объем раствора составил 1250 мл. Далее к полученному раствору добавляли 12500 мл изопропилового спирта с массовой долей основного вещества 92%. Полученный осадок отфильтровывали, промывали изопропиловым спиртом и высушивали. Потери на стадии осаждения составили 12%.

Таким образом, по отношению к прототипу расход растворителя снизился в 4 раза. Потери на стадии осаждения по отношению к способу по протипу снизились на 3%.

Пример 4.

Способ по примеру 1, отличающийся тем, что для осаждения натриевой соли цефалоспорина С использовали сконцентрированный до 120 мг/мл методом обратного осмоса элюат с низкоосновного анионита, объем раствора составил 833 мл. Таким образом, степень концентрирования составила 6,0. Далее к полученному раствору добавляли 8330 мл изопропилового спирта с массовой долей основного вещества 92%. Полученный осадок отфильтровывали, промывали изопропиловым спиртом и высушивали. Потери на стадии осаждения составили 10%.

Таким образом, по отношению к прототипу расход растворителя снизился в 6 раз. Потери на стадии осаждения по отношению к способу по протипу снизились на 5%.

Пример 5.

Через стеклянную колонку диаметром 110 мм, содержащую 7500 см³ неионогенного синтетического сорбента Amberiite XAD-4, пропускали 12500 мл фильтрата культуральной жидкости цефалоспорина С (нативный раствор) с содержанием 10 мг/мл со скоростью 1,5 объема нативного раствора через один объем сорбента за 1 час. Колонку с сорбентом промывали с той же скоростью обессоленной водой в объеме 7500 мл.

Цефалоспорин С из колонки десорбировали водным раствором ацетона с массовой концентрацией 20%, получали 17500 мл элюата. Полученный элюат пропускали через стеклянную колонку, содержащую 750 см ³ низкоосновного анионита Amberlite IRA-67 в ацетатной форме.

После сорбции цефалоспорина С промывали анионит 750 мл обессоленной воды.

Для получения целевого продукта в виде калиевой соли десорбцию осуществляли 0,2 н. водным раствором ацетата калия с величиной водородного показателя 5,2-5,5 рН. Получали 5000 мл элюата с содержанием цефалоспорина С 20 мг/мл.

Для осаждения калиевой соли цефалоспорина С по прототипу к 5000 мл элюата с низкоосновного анионита добавляли 50000 мл изопропилового спирта с массовой долей основного вещества 99%. Полученный осадок отфильтровывали, промывали изопропиловым спиртом и высушивали. Потери на стадии осаждения составили 13%.

Для осаждения калиевой соли согласно предлагаемому изобретению элюат с низкоосновного анионита с содержанием 20 мг/мл подвергали концентрированию методом обратного осмоса. Процесс вели до содержания в растворе цефалоспорина С 80 мг/мл. Объем концентрированного раствора составил 1250 мл. Таким образом, степень концентрирования составила 4,0. Далее к полученному раствору добавляли 12500 мл изопропилового спирта с массовой долей основного вещества 92%. Полученный осадок калиевой соли цефалоспорина С отфильтровывали, промывали изопропиловым спиртом и высушивали. Потери на стадии осаждения составили 10%.

Таким образом, по отношению к прототипу расход растворителя снизился в 4 раза. Потери на стадии осаждения по отношению к способу по протипу снизились на 3%.

Формула изобретения

Способ выделения цефалоспорина С из фильтрата культуральной жидкости, включающий сорбцию цефалоспорина С на неионогенный синтетический сорбент, промывку сорбента водой, десорбцию цефалоспорина С с сорбента водно-органическим раствором, пропускание полученного элюата через анионит, десорбцию цефалоспорина С с анионита водным раствором электролита и осаждение цефалоспорина С из полученного элюата в виде соли щелочного металла известными методами, отличающийся тем, что элюат перед осаждением цефалоспорина С подвергают концентрированию с помощью мембранного метода - обратного осмоса, который осуществляют при давлении от 1,8 до 2,9 МПа и температуре от 10 до 15°С с получением концентрированного элюата с содержанием цефалоспорина С от 80 до 120 мг/мл.