Способ разделения подобных органических соединений - RU2234509C2

Чертежи

Описание

Настоящее изобретение относится к способу разделения подобных соединений, более конкретно, к способу разделения лактонсодержащего высокомолекулярного соединения с алкильной группой в качестве боковой цепи, и лактонсодержащего высокомолекулярного соединения с алкенильной группой в качестве боковой цепи при использовании сильного катионита, содержащего сульфокислотную группу, предварительно обработанного ионами серебра.

Известно, что обычно ионы серебра используют для разделения цис- и транс-изомеров ненасыщенных алифатических карбоновых кислот, имеющих одинаковое углеродное число (J. Chromatography, 149(1978), 147-). Однако до сих пор не был найден способ эффективного разделения соединений, имеющих некоторые отличия в части молекулярной структуры, например, соединений, содержащих в качестве боковой цепи алкильную группу, от соединений, содержащих в качестве боковой цепи алкенильную группу. Это происходит потому, что подобные соединения имеют одинаковое или почти одинаковое углеродное число, и их физические свойства, такие как растворимость и сродство к растворителям, сходны.

Авторы настоящего изобретения провели всестороннее исследование способа эффективного разделения соединений, напоминающих друг друга по физическим свойствам, без изменения самих этих соединений. Неожиданно ими был найден способ разделения соединений, напоминающих друг друга по физическим свойствам, то есть лактонсодержащего высокомолекулярного соединения с алкильной группой в качестве боковой цепи и лактонсодержащего высокомолекулярного соединения с алкенильной группой в качестве боковой цепи, при этом данные лактонсодержащие высокомолекулярные соединения имеют общую основную химическую структуру, при использовании сильного катионита, содержащего сульфокислотную группу, предварительно обработанного ионами серебра.

В качестве подходящих примеров сильных катионитов, содержащих сульфокислотную группу, используют синтетическую основу или основу силикагеля, такую как смолы гелевого типа и пористые смолы, которые можно использовать с полярным растворителем, но нельзя использовать с неполярным растворителем; и высокопористые смолы, которые можно использовать как с полярным, так и с неполярным растворителями. Данные смолы можно выбрать в соответствии с полярностью используемого элюента.

Сильный катионит, содержащий сульфокислотную группу, может представлять собой сильный катионит, содержащий концевую бензолсульфогруппу. Например, смола может представлять собой сополимер стирола и дивинилбензола (ДВБ) или силикагель.

В качестве примеров сильных катионитов, содержащих бензолсульфокислотную группу, то есть сульфонированных сополимеров стирола и дивинилбензола (ДВБ), приведены Diaion® (серия SK, серия RCP, серия НРК, серия РК, такая как РК 206) (торговая марка, производятся Mitsubishi Chemical Corporation, Япония), Amberlite® (IR120B, IR200) и Duolite® (C20, С26) (торговая марка, производится Rohm & Haas Company), Dowex® (50W-X8, MSC-1) (торговая марка, производится Dow Chemical Company), Lonac® (C-240) (торговая марка, производится Sybron Chemicals Inc.) и Lewatit® (S-100, серия SP) (торговая марка, производится Bayer Corporation).

В качестве примеров сильных катионитов, содержащих бензолсульфокислотную группу, с силикагелем в качестве основы приведены сильные катиониты, покрытые содержащим бензолсульфокислотную группу силиконовым полимером, такие как Capcell Pak® (серия SCX) (торговая марка, производится Shiseido Company Limited, Япония), основа которых покрыта тонкой пленкой силиконового полимера и в конец которого затем вводят группу бензолсульфокислоты.

Среди сильных катионитов, содержащих бензолсульфокислотную группу, особенно предпочтительны Diaion® (серия RCP и серия РК) и Capcell Pak® (серия SCX).

Ионы серебра, пригодные для предварительной обработки сильного катионита, содержащего бензолсульфокислотную группу, предпочтительно можно получить из различных солей серебра, которые могут предоставить ионы серебра в воде, а именно такие, как нитрат серебра, перхлорат серебра или т.п.

Предварительную обработку ионами серебра сильного катионита, содержащего сульфокислотную группу, можно провести путем пропускания через него водного раствора соли серебра, если данная смола является смолой Н типа, или, если она является смолой Na типа, перевести ее в смолу Н типа, промыть водой, довести до рН от 3 до 4 и пропустить через смолу водный раствор соли серебра. Данную предварительную обработку ионами серебра можно предпочтительно осуществить посредством загрузки соли серебра в количестве 1 моль/л-R или больше.

Способ очистки по настоящему изобретению можно осуществить посредством следующих стадий.

(i) смесь, то есть предназначенное для разделения сырое вещество, содержащее “лактонсодержащее высокомолекулярное соединение с алкильной боковой цепью” и “лактонсодержащее высокомолекулярное соединение с алкенильной боковой цепью”, растворяют в подходящем растворителе, таком как ацетон и т.д., и загружают в хроматографическую колонку, заполненную сильным катионитом, содержащим сульфокислотную группу, предварительно обработанным ионами серебра;

(ii) элюирование проводят подходящим элюентом, таким как ацетон, смесь этилацетата и метилового спирта, и так далее.

Способ разделения с использованием сильного катионита, содержащего сульфокислотную группу, предварительно обработанного ионами серебра, осуществляют в системе с неподвижным слоем или в системе с непрерывным слоем. Система с неподвижным слоем включает в себя однослойную систему, многослойную систему, двухслойную систему, систему со смешанными слоями, ионообменную фильтрационную систему, систему с циркуляцией и тому подобное, с точки зрения процесса эксплуатации. Система с неподвижным слоем включает в себя регенерационную систему с нисходящим потоком, регенерационную систему с восходящим потоком, регенерационную систему с противоточным восходящим потоком, противоточную регенерационную систему, ионообменную регенерационную систему и тому подобное, с точки зрения процесса эксплуатации. С другой стороны, система с непрерывным слоем включает в себя систему с псевдоожиженным слоем (система с противоточным контактом, многостадийная периодическая система), систему с подвижным слоем (восходящего типа (одноколоночного типа, многоколоночного типа), нисходящего типа (одноколоночного типа, многоколоночного типа), систему с имитацией подвижного слоя, систему бесконечной ленты (система экстракции жидкость - жидкость)) и тому подобное, из которых эффективной и подходящей для массового производства является система с имитацией подвижного слоя.

Лактонсодержащее высокомолекулярное соединение, к которому можно применить способ разделения согласно настоящему изобретению, означает такие соединения, которые содержат в своих молекулах, по меньшей мере, одно лактонное кольцо и имеют молекулярную массу около 400 или выше. Они могут быть моноциклическими, бициклическими, трициклическими или тому подобное. Более предпочтительно, они состоят из 12 или более атомов. Подобные моноциклические соединения включают в себя эритромицины, лейкомицины, метимицины и тому подобное. Подобные трициклические соединения включают в себя соединения, содержащие лактонное кольцо, такие как трициклическое соединение, приведенное в ЕП 0184162; содержащие гетероатом трициклические соединения, приведенные в ЕП 0427680, ЕП 0532088 или WО 93/04680. А наиболее предпочтительным соединением является 1,14-дигидрокси-12-[2-(4-гидрокси-3-метоксициклогексил)-1-метилвинил]-23,25-диметокси-13,19,21,27-тетраметил-11, 28-диокса-4-азатрицикло[22.3.1.0^4.9]oктaкoc-18-eн-2,3,10,16-тетраон. А наиболее предпочтительным положением, которое замещено алкильной или алкенильной боковой цепью, является его 17-положение, и которое представляет собой такролимус в случае, когда 17 положение замещено аллилом, и аскомицин, когда оно замещено этилом. Кроме того, в качестве примера подходящего соединения приведены рапамицины и тому подобное.

В качестве алкильной группы(групп) в качестве боковой цепи лактонсодержащего высокомолекулярного соединения приведены линейные или разветвленные алкильные группы с количеством углерода от 1 до 6, такие как метил, этил, пропил, изопропил, бутил, изобутил, втор-бутил, трет-бутил, пентил, изопентил, гексил и тому подобное, из которых предпочтительными являются группы с количеством углерода от 1 до 4, такие как метил, этил, пропил, изопропил, бутил и изобутил.

В качестве алкенильной группы(групп) в качестве боковой цепи лактонсодержащего высокомолекулярного соединения, имеющего общую основную химическую структуру, как у упомянутого выше соединения, приведены линейные или разветвленные алкенильные группы с числом углерода от 2 до 6, такие как винил, пропенил (аллил или 1-пропенил), бутенил, изобутенил, пентенил, гексенил и тому подобное, из которых предпочтительными являются винил и пропенил.

Получение вещества, подлежащего разделению

Культуральную среду (100 мл), содержащую 1% майцкены (кукурузный крахмал), 1% глицерина, 0,5% глюкозы, 1% кормовой муки из жмыха семян хлопчатника, 0,5% сушеных дрожжей, 0,5% экстракта замоченных зерен и 0,2% карбоната кальция, рН которой довели до 6,5, разливали по восьми колбам Эрленмейера на 500 мл и стерилизовали при 120°С в течение 30 минут. Полную петлю культуры на скошенном агаре Streptomyces tsukubaensis № 9993 (депозит № FERM BP-927 в Национальном институте биологической науки и технологии человека. Агентство промышленной науки и технологии, Япония, по Будапештскому договору) инокулировали в среду каждой колбы и выращивали при 30°С в течение 72 часов на вращающейся мешалке. Данную культуру переносили в качестве семенной культуры в 160 мл той же культуры, которая содержалась в сосуде-ферментере на 200 мл, предварительно стерилизованном при 120°С в течение 30 минут, и к которой прибавляли 0,05% Adekanol® (пеноуничтожающий реагент, торговая марка, производится Asahi Denka Co., Япония) и 0,05% силикона (производится Shinetsu Chemical Co., Япония). Указанное содержимое предварительно выращивали при 30°С в течение 48 часов при перемешивании со скоростью 200 об/мин при аэрации 160 л/мин. Данную прекультуру, 30 л, инокулировали в 3000 л продуцирующей среды с рН 6,8, предварительно стерилизованной при 120°С в течение 30 минут, содержащей 3% растворимого крахмала, 0,8% зародышей пшеницы, 0,4% сушеных дрожжей, 0,6% экстракта замоченных зерен, 0,1% карбоната кальция, 0,05% Adekanol® и 0,05% силикона в резервуаре на 4 т, и сбраживали при 25°С в течение 168 часов при перемешивании со скоростью 140 об/мин при аэрации 15000 л/мин.

Полученную при этом бульонную культуру отфильтровывали с использованием 50 кг диатомной земли. Мицелиальные сгустки экстрагировали 1000 л ацетона, получая 1000 л экстракта. Ацетоновый экстракт мицелиальных сгустков и фильтрат (2700 л) объединяли и пропускали через колонну с неионообменной адсорбирующей смолой “Diaion HP-20” (торговая марка, производится Mitsubishi Chemical Corporation, Япония) (200 л). После промывания 600 л 50%-ного водного ацетона осуществляли элюирование 75%-ным водным ацетоном. Растворитель из элюата удаляли выпариванием при пониженном давлении, получая 40 л водного остатка. Данный остаток дважды экстрагировали 40 л этилацетата. Экстракт этилацетата концентрировали при пониженном давлении, получая маслянистый остаток. Данный маслянистый остаток растворяли в смеси н-гексана и этилацетата (1:1, об/об, 3 л) и подвергали колоночной хроматографии с использованием силикагеля (производимого Merck & Co., Ltd. 70-230 меш), наполненного тем же растворителем.

Элюирование осуществляли последовательно смесью н-гексана и этилацетата (1:1, об/об, 420 л и 1:2, об/об, 420 л), 210 л этилацетата и затем 210 л ацетона. Фракции собирали при объеме элюирования от 350 л до 420 л (первый элюат), от 490 л до 840 л (второй элюат) и от 980 л до 1190 л (третий элюат). Второй элюат концентрировали при пониженном давлении и добавляли ацетон для замены растворителя (50 мг/мл). Таким образом, получали сырое вещество, предназначенное для разделения.

Фиг.1 представляет собой график, показывающий разделение методом колоночной хроматографии с использованием Diaion® RCP160M, предварительно обработанного ионами серебра; и

фиг.2 представляет собой график, показывающий разделение методом колоночной хроматографии с использованием Capcell Pak®, предварительно обработанного ионами серебра.

Наилучший способ воплощения изобретения

Следующие примеры приведены только с целью более подробной иллюстрации настоящего изобретения.

Пример 1

Разделение методом колоночной хроматографии с использованием Diaion® RCP160M (торговая марка, производится Mitsubishi Chemical Corporation, Япония)

(1) Обработка Diaion® RCP160M, ионита, солью серебра.

1М водный раствор нитрата серебра (3 объема колонны) пропускали через Diaion® RCP160M (тип Н⁺), который затем промывали водой (4 объема колонны) для удаления избытка нитрата серебра. Ионит приводили в равновесие с метанолом (4 объема колонны), а затем со смесью этилацетата и метанола (1:1).

(1) Проба на разделение

Сырое вещество, предназначенное для разделения колоночной хроматографией, полученное, как описано выше, подвергли колоночной хроматографии с использованием Diaion® RCP160M, обработанного водным раствором нитрата серебра. Разделение осуществляли с использованием колонны 20 мм ⌀ × 500 мН (425 мкм) (150 мл) и смеси этилацетата и метанола (1:1) в качестве элюента при загрузке 10 г/л-R в показателе по такролимусу, скорости потока sv (объемная скорость)=1 и температуре 30°С. Полученный образец разделения показан на фиг.1.

Такролимус, аскомицин и 17-пропил-1,14-дигидрокси-12-[2-(4-гидрокси-3-метоксициклогексил)-1-метилвинил]-23, 25-диметокси-13,19,21,27-тетраметил-11, 28-диокса-4-азатрицикло-[22.3.1.0^4.9]oктaкoc-l8-eн-2,3,10,16-тетраон (называемый в дальнейшем Соединение А) были выделены и идентифицированы.

Пример 2

Разделение методом колоночной хроматографии с использованием Capcell Pak® SCX UG80 (торговая марка, производится Shiscido Company Limited, Япония).

(1) Проба на разделение с использованием одной колонны

Сырое вещество, подлежащее разделению колоночной хроматографией, полученное так же, как в примере 1, подвергли колоночной хроматографии с использованием Capcell Pak® SCX UG80, прошедшей обмен на ионы серебра. Разделение и очистку осуществляли с использованием колонны 200 мм ⌀ × 250 мН (20 мкм) (78 мл) и ацетона в качестве элюента при загрузке 5 г/л-R в показателе на такролимусу, скорости потока sv=1,5 и 30°С. Полученный образец разделения показан на фиг.2.

(2) Непрерывное разделение при помощи небольшого устройства, имитирующего подвижный слой.

Сырое вещество, подлежащее разделению колоночной хроматографией, полученное так же, как описано выше, подвергли разделению при помощи небольшого устройства, имитирующего подвижный слой (выпускаемого Organo Corporation, Япония, небольшой новый хроматографический сепаратор системы JO, TREZONE®), снабженного Capcell Pak® SCX UG80, обработанного водным раствором нитрата серебра. Разделение и очистку проводили в следующих условиях: элюент - ацетон; концентрация загрузки - 25 г/л; способ загрузки - 24 г/цикл × 4 цикла; колонна - (20 мкм) 2,26 л (280 мл × 8); сумма загрузок - 42 г/л-R (загрузка порции); количество жидкости в активной фракции - 1,5 л/цикл (относительно 0, 65 объема колонны); и температура - 20°С. Чистоту каждого соединения в активной фракции определяли ВЭЖХ-анализом. Результаты представлены в таблице.

Промышленная применимость

Неожиданный эффект при разделении был получен при использовании сильного катионита, содержащего сульфокислотную группу, предварительно обработанного ионами серебра, для разделения лактонсодержащего высокомолекулярного соединения, содержащего боковую алкильную цепь, и соединения, содержащего алкенильную боковую цепь.

Способ разделения по настоящему изобретению удобен вследствие своей воспроизводимости, приложимости к крупному масштабу и/или своей экономической выгодности. Поэтому настоящее изобретение может быть использовано в химической промышленности, в частности в фармацевтической промышленности, в которой массовое производство и чистота целевых соединений являются необходимыми.

Реферат

Способ разделения лактонсодержащего высокомолекулярного соединения, содержащего боковую алкильную цепь, и лактонсодержащего высокомолекулярного соединения, содержащего боковую алкенильную цепь, при этом данные лактонсодержащие высокомолекулярные соединения имеют общую основную химическую структуру, осуществляют с использованием сильного катионита, содержащего сульфокислотную группу, предварительного обработанного ионами серебра. Способ позволяет эффективно разделить соединения, сходные по физическим свойствам, без изменения самих соединений. 9 з.п. ф-лы, 1 табл., 2 ил.

Формула