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Verfahren zur Herstellung von Tetracyclin- und Chlortetracyclinkomplexsalzen
Die Erfindung betrifft die Herstellung von Tetracyclin- und Chlortetracyclinkomplexsalzen
aus verdünnten, wäßrigen Rohlösungen. Die Grundkörper können durch die Formel
dargestellt werden, in der Y = Chlor oder Wasserstoff bedeutet.
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Tetracyclin kann nach wenigstens zwei verschiedenen Verfahren hergestellt
werden, und zwar einmal dadurch, daß Chlortetracyclin unter Entfernung des Chlors
katalytisch reduziert wird, oder durch Züchten bestimmter Mikroorganismen unter
aeroben Bedingungen in geeigneten Nährlösungen. Chlortetracyclin wird gleichfalls
durch Gärung hergestellt. Es ist oft erforderlich, die Antibiotika aus verdünnten,
verunreinigten wäßrigen Lösungen zu gewinnen, insbesondere, wenn diese durch Gärung
erhalten wurden.
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Erfindungsgemäß werden die Antibiotika aus ihren verdünnten wäßrigen
Lösungen durch bestimmte mehrwertige Metallionen als Komplexsalze ausgefällt. Die
Antibiotika bilden zwar bereits mit verschiedenen zwei- und dreiwertigen Metallionen
einfache Metallsalze von begrenzter Löslichkeit. Ist jedoch in einer wäßrigen Lösung
von Tetracyclin oder Chlortetracyclin mehr ,als eines bestimmter mehrwertiger Metallionen
vorhanden, dann entstehen Metallkomplexverbindungen mit zwei oder mehr Metallen,
die besonders wenig wasserlöslich sind. Die genannten Antibiotika können also auf
diese Weise praktisch vollständig aus ihren verdünnten wäßrigen Lösungen ausgefällt
werden.
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Die Metallkomplexsalze enthalten wenigstens zwei der Metalle Barium,
Strontium, Calcium, Magnesium, Zink, Beryllium, Cadmium und Quecksilber. Die Ausfällung
aus der wäßrigen Lösung wird bei einem pl,-Wert zwischen etwa 7 bis etwa 10,5 durchgeführt.
Die Metallionen können der Lösung in Form von wasserlöslichen Salzen zugegeben werden.
Im allgemeinen sind die Halogenide (Chloride, Bromide), wie auch Nitrate recht brauchbar.
Oft ist es vorteilhaft, die Salze bei einem sauren pH Wert zuzugeben und dann den
p11-Wert des Gemisches so zu erhöhen, daß das Antibiotikum in Form der festen Komplexverbindungen
ausfällt. Obwohl sich diese Komplexverbinriiina,-n ip narh rlpr Art rlar in ihnan
ünthnlt,-n,-n Ntetallinnen in der Löslichkeit etwas unterscheiden, besitzen sie
doch alle eine Wasserlöslichkeit unterhalb von etwa 100 y je ml.
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Bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird eine verdünnte
wäßrige Lösung des Antibiotikums mit den erforderlichen wasserlöslichen Verbindungen
mehrwertiger Metalle, z. B. mit wenigstens etwa einem Äquivalent Calciumchlorid
und Bariumchlorid behandelt, wobei die Lösung auf einen pH-Wert von etwa 7 bis etwa
10,5, entweder vor oder vorzugsweise nach Zugabe der Metallverbindungen, eingestellt
und dabei vorzugsweise gerührt wird, um die Vollständigkeit der Reaktion und gleichmäßige
Verteilung der Reaktionspartner zu gewährleisten. Nach weiterer kurzer Rührzeit
wird die Fällung abfiltriert oder zentrifugiert. Es ist oft erwünscht, eine Filtrierhilfe,
z. B. Diatomeenerde, vor der Filtration zuzugeben. Das abfiltrierte Produkt kann
getrocknet werden und ist dann für gewisse Zwecke unmittelbar zu verwenden. Wenn
die verwendeten mehrwertigen Metallionen verhältnismäßig wenig toxisch sind (z.
B. Calciumchlorid), so kann das Präparat direkt als ein oral zu verabreichendes
therapeutisches Mittel verwendet werden. Das Produkt kann aber auch als Wachstumsanregungsmittel
für Pflanzen und Tiere verwendet werden.
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Bei der Herstellung der Ausgangsgärlösungen von Tetracvclin und Chlortetracyclin
kann schon eine bestimmte Menge des Antibiotikums ausfallen. Dies ist
in
erster Linie auf das Vorhandensein von gewissen mehrwertigen Metallionen, insbesondere
Calcium und Magnesium, in den verwendeten Gärlösungen zurückzuführen. Die Menge
des ausgefällten Antibiotikums hängt von dem Mengenverhältnis der in den Gärlösungen
vorhandenen mehrwertigen Metalle und von der Art dieser Metalle ab. Gewisse als
Bestandteil der Gärlösungen verwendete Rohstoffe enthalten bestimmte Mengen solcher
Metalle, wie Calcium und Magnesium. Gewöhnlich sind diese mehrwertigen Metallionen
jedoch nicht in genügender Menge vorhanden, um die vollständige Ausfällung des Antibiotikums
nach der Zugäbe von Alkali zu der antibiotischen Lösung zu gewährleisten. Nach dem
erfindungsgemäßen Verfahren werden die Antibiotika aus ihren unreinen, verdünnten,
wäßrigen Lösungen durch vorsichtige Zugabe genügender Mengen zwei- oder mehrwertiger
Metallionen und durch Einstellen eines pH-Wertes von etwa % bis etwa 10,5 praktisch
vollständig ausgefällt.
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Obwohl im vorliegenden Verfahren äquimolekulare Mengenverhältnisse
der beiden verschiedenen mehrwertigen :Metallionen angewendet werden können, ist
dieses Mengenverhältnis der Metalle jedoch nicht immer günstig, um eine vollständige
Fällung der Antibiotikakomplexsalze zu erhalten. Es ist jedoch verhältnismäßig leicht,
für jede einzelne unreine wäßrige Tetracyclin- oder Chlortetracyclinlösung die günstigsten
Metallionen und Mengenverhältnisse ausfindig zu machen. Dies hängt natürlich z.
B. von der Art der in der Lösung vorhandenen Verunreinigungen ab. Um das geeignete
Fällungsmittel für die jeweilig vorliegende antibiotische Lösung festzustellen,
können Teile der wäßrigen Lösung mit einem bestimmten Volumen von Normallösungen
von Verbindungen verschiedener mehrwertiger Metalle behandelt werden. Wie oben erwähnt,
sind bestimmte zweiwertige ML-talle für das erfindungsgemäße Verfahren besonders
brauchbar. Diese gehören zur 11. Gruppe des Periodischen Systems. Die Metallkomplexverbindungen
eignen sich als Bakterizide, als Wachstumsanregungsmittel für Pflanzen und, sofern
Metalle von geringer Toxizität verwendet werden, als therapeutische Mittel und Wachstumsanregungsmittel
für Tiere. Aus den erfindungsgemäß hergestellten Komplexsalzen können auch durch
Ansäuern die entsprechenden reinen Tetracyclin bzw. Chlortetracyclinsalze hergestellt
werden.
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Bei der Durchführung des Verfahrens hat sich gezeigt, daß die zur
Ausfällung des Antibiotikums erforderliche Menge an Metallionen, je nach der Vorbehandlung
der Gärlösung etwas schwankt. Im allgemeinen werden zur Klärung der Lösung während
des Abfiltrierens des Mycels Säuren verwendet. Es wurde gefunden, daß, wenn Schwefelsäure
hierfür verwendet wird, beträchtliche Mengen von Metallionen, die wasserunlösliche
Sulfate bilden, verwendet werden müssen, um die überschüssige Schwefelsäure zu entfernen,
bevor die Metalle anfangen, das Antibiotikum auszufällen. Salzsäure erwies sich
als besonders geeignet zum Ansäuern der Gärlösung vor dem Abfiltrieren des Mycels.
Da die meisten der obenerwähnten Metalle verhältnismäßig wasserlösliche Hydrochloride
bilden, werden keine überschüssigen Metallionen benötigt.
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Zur Ausfällung des Tetracyclins bzw. Chlortetracyclins ist besonders
ein Gemisch eines wasserlöslichen Magnesium- und Bariumsalzes im Mengenverhältnis
von 1:2 geeignet. Das Mengenverhältnis der in der gebildeten Komplexverbindung vorhandenen
Metallionen zum Antibiotikum ist nicht feststehend, sondern hängt sowohl von der
Menge der verwendeten Metallionen als auch von dem Metallionengehalt der ursprünglichen
antibiotischen Lösung und dem p$ Wert bei der Fällung ab. Die Komplexverbindungen
werden durch Zugabe von zwei bestimmten Metallionen, z. B. Barium und Magnesium,
und außerdem mit Hilfe der in der Gärlösung ursprünglich noch vorhandenen anderen
mehrwertigen Metallen hergestellt. Es wurde gefunden, daß der durch Behandlung der
reinen wäßrigen Lösung eines der Antibiotika mit einem Gemisch aus löslichen Barium-
und Magnesiumsalzen erhaltene Niederschlag bei Anwendung der zur Erzielung einer
quantitativen Ausfällung des Antibiotikums erforderlichen Mindestmenge die folgenden
Mengenverhältnisse der einzelnen Bestandteile aufweist: 4 Teile Tetracyclin bzw.
Chlortetracyclin, 2 Teile Magnesium und 1 Teil Barium bei einem p11-Wert von etwa
9. Diese Zahlenangaben beziehen sich nur auf reine Lösungen. Werden unreine Lösungen
oder andere Konzentrationen verwendet, dann ist zur vollständigen Ausfällung des
Antibiotikums ein anderes Mengenverhältnis der Metalle erforderlich.
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Die erfindungsgemäß herstellbaren Komplexverbindungen, von Tetracyclin
oder Chlortetracyclin können auch mehr als nur zwei mehrwertige Metallionen enthalten,
es können z. B. auch drei- oder mehrere mehrwertige Metallionen bei der Bildung
solcher Fällungen beteiligt sein. Auch kann die Zusammensetzung der Metallkomplexverbindungen
des Tetracyclins bzw. Chlortetracyclins dadurch geändert werden, daß man die festen
Niederschläge mit einer Lösung anderer mchr-,vertiger Metallionen in Berührung bringt.
Die Zugabe von mehr als zwei wasserlöslichen Salzen kann die Ausfällung einer beträchtlichen
Menge einer Komplexverbindung des Antibiotikums mit den zwei Metallen, die das am
wenigsten lösliche Komplexsalz bilden, zur Folge haben. Im allgemeinen werden jedoch
auch einige der anderen vorhandenen Metallionen zusammen mit dem Antibiotikum ausgefällt,
wenn auch in geringeren Mengen.
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In einigen Fällen liegen die Antibiotika als Gemische von zwei oder
mehreren Antibiotika vor, z. B. erzeugt das Wachstum gewisser Mikroorganismen Gemische
von Chlortetracyclin und Tetracyclin. Solche Gemische können gleichfalls nach dem
erfindungsgemäßen Verfahren gefällt werden. Die Antibiotika fallen bisweilen nicht
im selben Mengenverhältnis aus, indem sie in der Lösung vorhanden sind, da die Löslichkeitsverhältnisse
bei den Komplexverbindungen der verschiedenen Antibiotika nicht die gleichen wie
bei den freien Antibiotika sind. Die Fällungsgemische können genauso wie die einheitlichen
Antibiotikakomplexsalze in die gemischten freien amphoteren Antibiotika oder deren
Salze umgewandelt werden. Die Gemische können genauso wie die einheitlichen Tetracyclin-
oder Chlortetracyclinverbindungen verwendet werden. Sie können aber auch getrennt
werden.
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Die folgenden Beispiele dienen zur Erläuterung der Erfindung.
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Beispiel 1 Durch dreitägige Bebrütung eines Nährmediums aus Sojabohnenmehl,
Natriumnitrat und Wasser bei 28° mit einem Tetracyclin bildenden Stamm von Streptomyces
»ATTCC 11652« wurde eine Tetracyclingärlösung unter submersen Bedingungen, hergestellt.
Nach beendeter Gärung wurde die Nährlösung mit Salzsäure auf einen pH-Wert von 2,5
eingestellt und filtriert. 1 1 der filtrierten Nährlösung wurde mit 42,4m1 einer
durch Auflösen von 342g Bariumchloriddihydrat
und 45,6 g Magnesiumchloridhexahydrat
in 950 g Wasser hergestellten Lösung behandelt. Das Gemisch wurde gerührt und mit
verdünnter Natriumhydroxydlösung auf einen pH-Wert von 8,5 eingestellt. Das Rühren
wurde noch etwa 1/2 Stunde fortgesetzt und die Fällung dann unter Verwendung einer
kleinen Menge von Diatomeenerde filtriert. Die Untersuchung des Filtrats zeigte,
daß es etwa 90°/o der antibiotischen Wirksamkeit verloren hatte. Der feuchte Filterkuchen
wurde in möglichst wenig Wasser suspendiert und mit 50o/oiger Schwefelsäure auf
einen pH-Wert von 1,5 eingestellt. Das Gemisch wurde kurze Zeit gerührt und dann
filtriert. Der feuchte Filterkuchen wurde erneut in möglichst wenig Wasser suspendiert,
mit 50o/oiger Schwefelsäure auf einen pH-Wert von 1,5 eingestellt und erneut filtriert.
Die beiden Filtrate wurden vereinigt und auf einen pH-Wert von 7 gebracht. Aus der
Lösung schied sich reines amphoteres Tetracyclin in Form eines feinverteilten hellfarbigen
festen Stoffes ab. Dieser wurde unter Zugabe einer kleinen Menge Diatomeenerde abfiltriert
und erwies sich als biologisch hochwirksam. Kristallines Tetracyclin wurde dadurch
erhalten, daß das amphotere Antibiotikum in einer konzentrierten wäßrigen Lösung
von Calciumchlorid gelöst, die Lösung filtriert und mit konzentrierter Salzsäure
versetzt wurde. Hierbei schied sich kristallines Tetracyclinhydrochlorid aus.
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Beispiel 2 Durch Beimpfen einer Nährlösung aus Maisquellwasser, Rohrzucker
und verschiedenen, bei der Züchtung derartiger Organismen gewöhnlich verwendeter
Salze unter submersen aeroben Bedingungen mit einem Chlortetracyclin bildenden Stamm
von Streptomyces aureofaciens wurde eine Chlortetracyclingärlösung hergestellt.
Die Gewinnung des Chlortetracyclins aus dieser Lösung erfolgte wie im Beispiel 1.
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Beispiel 3 Aus Sojabohnenmehl, Caseinhydrolysat, Zuckerrübenmelasse,
Maisquellwasser und Leitungswasser wurde eine Nährlösung hergestellt. Diese Lösung
wurde auf einen pH-Wert von 7 eingestellt, sterilisiert und mit einem Tetracyclin
bildenden Stamm von Streptomyces »ATCC 11653« beimpft. Die beimpfte Gärbrühe
wurde unter submersen aeroben Bedingungen bei 28° 4 Tage bebrütet und dann nach
Ansäuerung filtriert. Die filtrierte Lösung wurde mit 120 g Ca C12 und 70 g Zn C12
behandelt. Nach etwa 15 Miunten wurde der entstandene Niederschlag abfiltriert.
Er ist das Tetracyclin-Calcium-Zink-Komplexsalz.
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Beispiel 4 Eine durch Züchtung von Streptomyces aureofaciens in einer
Maisquellwasser, Rohrzucker, Ammoniumphosphat, saures Kaliumphosphat und Ammoniumsulfat
enthaltenden Lösung erhaltene Gärbrühe wurde zur Entfernung des Mycels und zur Reinigung
der Lösung filtriert. Die filtrierte Lösung wurde mit Natriumhydroxyd auf einen
PH-Wert von 9 eingestellt. Dann wurden 50 g Ba C12 * 2 H2 O und 20 g Mg C12 6H20
in 250 ccm Wasser gelöst zugegeben. Das Gemisch wurde etwa 1/2 Stunde gerührt und
dann filtriert. Man erhielt das praktisch unlösliche Chlortetracyclin-Barium-Magnesium-Komplexsalz.