DE69416594T2

DE69416594T2 - Verfahren zur herstellung von d-chiro inositol

Info

Publication number: DE69416594T2
Application number: DE69416594T
Authority: DE
Inventors: Kiyoshi Hirazawa; Kenji Kanbe; Kiyoshi Sato; Tomio Takeuchi; Makoto Yoshida
Original assignee: Microbial Chemistry Research Foundation; Hokko Chemical Industry Co Ltd
Current assignee: Microbial Chemistry Research Foundation; Hokko Chemical Industry Co Ltd
Priority date: 1993-08-11
Filing date: 1994-08-08
Publication date: 1999-09-23
Anticipated expiration: 2014-08-09
Also published as: EP0712827A4; EP0712827B1; US5714643A; CN1128986A; CN1072637C; KR960703836A; KR100332144B1; EP0712827A1; ES2130440T3; WO1995004711A1; TW350837B; ATE176779T1; CA2168953A1; DK0712827T3; DE69416594D1

Description

Technisches Gebiet

Diese Erfindung betrifft verbesserte Verfahren zur Herstellung von D-chiro-Inositol (hierin im folgenden manchmal einfach als "DCI" abgekürzt).
In den letzten Jahren hat DCI Aufmerksamkeit erfahren als ein therapeutischer oder präventiver Wirkstoff für nicht-Insulin-abhängigen Diabetes mellitus.

Hintergrundtechnik

Als Verfahren für die Herstellung von DCI sind bisher die folgenden Prozesse (1) bis (4) bekannt:
(1) Ein Verfahren zur Herstellung von DCI, welches Isolieren von Pinitol (ein Monomethyletherderivat von DCI), wie es in einer Pflanze wie Bougainvilles spectabilis, Zuckerkiefer oder Redwood enthalten ist, durch Extrahieren der Pflanze mit einem geeigneten Lösungsmittel und dann Demethylieren des Pinitols mit Jodwasserstoffsäure oder dergleichen umfaßt, um DCI herzustellen.
(2) Ein Verfahren zur Herstellung von DCI, welches Verwendung von 1-Chlor-2,3- dihydroxycyclohexa-4,6-dien als Ausgangsmaterial und daraus Herstellen von DCI durch verschiedene Rekationsschritte umfaßt [J. Org. Chem., 58, 2331-2339 (1993)].
(3) Ein Verfahren zur Herstellung von DCI, welches Verwenden von Halogenbenzol als Ausgangsmaterial und daraus Herstellen von DCI vermittels mehrerer Reaktionsschritte umfaßt [J. Chem. Soc. Perkin Trans. 1, 741-743 (1993)].
(4) Ein Verfahren zur Herstellung von DCI, welches Verwenden von Kasugamycin mit hoher Reinheit als Rohmaterial, Erhitzen in 2 N wässriger Trifluoressigsäure oder 5 N wässriger Salzsäure umfaßt, um Kasugamycin zu hydrolysieren und DCI herzustellen, Durchleiten der resultierenden Reaktionslösung zu Zwecken der Neutralisierung und Eliminierung von Ver unreinigungen durch eine Säule, die ein stark basisches Ionenaustauschharz enthält und eine Säule, die ein stark saures Ionenaustauschharz enthält und dann Kristallisieren von DCI aus dem flüssigen Ablauf, wie er letztendlich aus der Harzsäule fließt, durch Hinzufügen von Ethanol zu dem Ablauf (?). [Siehe US-A-5,091,596 (1992)].
Obwohl eine Vielzahl der oben erwähnten Verfahren als Verfahren für die Herstellung von DCI, wie oben beschrieben, vorgeschlagen worden sind, sind sie mit verschiedenen Nachteilen verbunden, die nicht erlauben, daß eine vorteilhafte Herstellung von DCI im kommerziellen Maßstab erreicht wird.
Somit ist das Verfahren zur Herstellung von DCI nach dem Verfahren (1), das den Schritt umfaßt, Pinitol aus der Pflanze zu isolieren, beschwerlich mit Blick auf die Extraktion von Pinitol und die Reinigung von gebildetem DCI und kann nur eine geringe Ausbeute an DCI liefern.
Andererseits erfordert das Verfahren für die Herstellung von DCI nach den Verfahren (2) oder (3), das die chemischen Syntheseschritte umfaßt, eine stereospezifische Synthese, so daß die Reaktionseffizienz gering ist und die Herstellungskosten für DCI hoch sind.
Das Verfahren (4) muß eine sehr starke Säure (wässrige Lösung von 5 N Salzsäure oder 2 N Trifluoressigsäure etc.) für die Hydrolysereaktion von Kasugamycin verwenden. Infolge dieser starken Säure können Nebenreaktionen nach Spaltung von Kasugamycinmolekülen erfolgen und es werden somit nutzlose Nebenprodukte gebildet, die zu einer verringerten Ausbeute an DCI führen. Weiterhin erfordert dieses Verfahren solche Schritte für die Wiedergewinnung und Reinigung von DCI, bei denen der starke basische Ionenaustausch in einem großen Maßstab verwendet wird, um die für die Hydrolyse verwendete starke Säure zu neutralisieren und es wird auch stark saures Ionenaustauschharz in einer erheblichen Menge verwendet, um sich der basischen Verbindungen zu entledigen, die als Nebenprodukte gebildet wurden, so daß damit eine weitere Verringerung der Ausbeute an DCI verbunden sein kann. Darüber hinaus benötigen diese Verfahren eine lange Zeit für die Durchführung der entsprechenden Schritte. Zusätzlich bedarf es einer großen Menge an Wasser für die Gewinnung von DCI und auch für die Regeneration etc. der Ionenaustauschharze, die bei der Reinigung von DCI verwendet wurden. Infolge dessen bedarf es auch einer Nachbehandlung einer großen Menge an sol chermaßen gebildetem Abwasser. Das Verfahren (4) ist somit mit vielen Problemen verbunden.
Es besteht somit ein noch unbefriedigender Bedarf für die Entwicklung eines industriell vorteilhaften Verfahrens für die Herstellung von DCI, das die obigen bekannten Herstellungsverfahren ersetzt. Unter den oben angegebenen Umständen ist es ein Ziel dieser Erfindung, ein derartiges Verfahren vorzusehen, welches erlaubt, daß DCI mit hoher Reinheit und hohen Ausbeuten durch einfache und leicht handzuhabende Verfahrensweisen hergestellt wird.

Offenbarung der Erfindung

Wir, die vorliegenden Erfinder, haben umfangreiche Untersuchungen durchgeführt, um die obigen Probleme zu lösen. Als ein Ergebnis haben wir nun derartige Verfahren erdacht, die DCI mit kommerziellem Vorteil und vielen Vorteilen herstellen können, indem Kasugamycin als ein Rohmaterial verwendet wird. Speziell haben die vorliegenden Erfinder gefunden, daß DCI mit einer guten Reaktionseffizienz hergestellt werden kann, wenn die Hydrolyse von Kasugamycin oder seinem Salz (sofern nicht anders speziell angegeben, kann Kasugamycin und sein Salz hierin im folgenden insgesamt als "Kasugamycin" bezeichnet werden) in einer solchen Art und Weise durchgeführt wird, daß ein wässrige Lösung von Kasugamycin mit einen stark sauren Ionenaustauschharz der H&spplus;-Form in einem chargenweise betreibbaren Reaktionsgefäß gemischt wird und Kasugamycin hydrolysiert wird durch Erhitzen der wässrigen Lösung und des Harzes, und wir haben auch gefunden, daß, wenn eine saure Reaktionslösung, die solchermaßen gebildetes DCI enthält, dann aus der Hydrolyse von Kasugamycin geliefert wird, DCI nachfolgend aus der Reaktionslösung entfernt werden kann, indem darauf ein solches Verfahren angewandt wird, das allgemein für die Gewinnung neutraler Saccharide verwendet worden ist.
Entsprechend wird in einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung ein Verfahren für die Herstellung von D-chiro-Inositol vorgesehen, das dadurch gekennzeichnet ist, daß das Verahren Mischen einer wässrigen Lösung von Kasugamycin oder einem Salz davon mit Partikeln eines stark sauren Ionenaustauschharzes der H&spplus;-Form, Erhitzen der erhaltenen Mischung unter einem Atmosphärendruck oder einem erhöhten Druck, um Hydrolyse von Kasugamycin zu bewirken, und, nach Vervollständigen der Reaktion, Abtrennen der resultierenden sauren Reaktionslösung, die so gebildetes D-chiro-Inositol enthält, von dem stark sauren Ionenaus tauschharz um dadurch die saure Reaktionslösung zu erhalten, die das D-chiro-Inositol umfaßt und dann Gewinnen von D-chiro-Insoitol aus der sauren Reaktionslösung umfaßt.
Weiter haben die vorliegenden Erfinder auch gefunden, daß DCI wirksam hergestellt werden kann, wenn eine wässrige Lösung von Kasugamycin kontinuierlich in und durch eine Säule geführt wird, die ein stark saures Ionenaustauschharz in der H&spplus;-Form enthält, während die wässrige Lösung des in der Säule vorhandenen Kasugamycins unter einem Atmosphärendruck oder einem erhöhten Druck erhitzt wird, um das Kasugamycin zu hydrolysieren und daß eine saure Reaktionslösung, die das solchermaßen gebildete DCI enthält, dann aus der Hydrolyse von Kasugamycin geliefert wird, und DCI dann aus der Reaktionslösung gewonnen werden kann, indem ein solches Verfahren darauf angewandt wird, wie es gewöhnlicherweise zur Gewinnung neutraler Saccharide verwendet wird.
In einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist deshalb ein Verfahren vorgesehen zur Herstellung von D-chiro-Inositol, das dadurch gekennzeichnet ist, daß das Verfahren kontinuierliches Zuführen einer wässrigen Lösung von Kasugamycin oder einem Salz davon zu einer Säule, die mit einem stark sauren Ionenaustauschharz in der H&spplus;-Form gepackt ist, Erhitzen der wässrigen Lösung von Kasugamycin und dem Harz innerhalb der Säule unter einem Atmosphärendruck oder einem erhöhten Druck, um Hydrolyse von Kasugamycin zu bewirken, während man erlaubt, daß die das solchermaßen gebildete D-Chiro-Inositol enthaltende saure Reaktionslösung aus dem Harz herausfließt, und Wiedergewinnen des D-chiro- Inositols aus der sauren Reaktionslösung umfaßt.
Weiterhin haben die vorliegenden Erfinder auch gefunden, daß, wenn, wie im oben beschriebenen ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung, ein stark saures Ionenaustauschharz in der H&spplus;-Form und eine wässrige Lösung von Kasugamycin zusammengemischt und miteinander unter Erhitzung umgesetzt werden, um das Kasugamycin zu hydrolysieren und DCI herzustellen, mit der Lieferung einer Reaktionslösung, die das solchermaßen gebildete DCI enthält, DCI-Kristalle mit einer hohen Reinheit wirksam erhalten werden können, indem, zu Zwecken der Gewinnung von DCI aus der Reaktionslösung, die entsprechenden Schritte durchgeführt werden, daß die Reaktionslösung durch eine Säule mit einem stark sauren Ionenaustauschharz geführt wird, dann der saure, wässrige Ablauf, wie er von der Säule strömt, als nächstes durch eine Säule mit einem stark basischen Ionenaustauschharz geführt wird, um dadurch ein neutrales DCI enthaltendes wässriges Eluat zu erhalten, und dann DCI aus dem sich ergebenden neutralen Eluat kristallisiert wird. Somit haben wir einen dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung erreicht.
Deshalb wird in dem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung ein Verfahren vorgesehen zur Herstellung von D-chiro-Inositol, das dadurch gekennzeichnet ist, daß das Verfahren ein sukzessives Durchführen des folgenden ersten bis vierten Schrittes umfaßt:
Ein erster Schritt, nämlich der Schritt, eine wässrige Lösung von Kasugamycin oder ein Salz davon mit Partikeln eines stark sauren Ionenaustauschharzes in der H&spplus;-Form zu mischen, die sich einstellende Mischung unter einem Atmosphärendruck oder einem erhöhten Druck zu erhitzen, um Hydrolyse von Kasugamcyin zu bewirken und nach Abschluß der Reaktion Trennen der sich ergebenden sauren Reaktionslösung, die das solchermaßen gebildete D- Chiro-Inositol enthält, vom stark sauren Ionenaustauschharz, um dadurch die saure Reaktionslösung zu erhalten, die D-chiro-Inositol enthält,
ein zweiter Schritt, nämlich der Schritt, daß die in dem ersten Schritt solchermaßen erhaltene saure Reaktionslösung durch eine Säule geführt wird, die mit einem stark sauren Ionenaustauschharz in der H&spplus;-Form gepackt ist, um basischen Verunreinigungen, die in der Reaktionslösung enthalten sind, zu beseitigen, und sofern noch nicht umgesetztes Kasugamycin darin enthalten ist, auch das nicht umgesetzte Kasugamycin aus der Reaktionslösung zu entfernen, wodurch eine saure wässrige Lösung erhalten wird, die D-chiro-Inositol enthält,
ein dritter Schritt, nämlich der Schritt, daß die solchermaßen im zweiten Schritt erhaltene saure Lösung durch eine Säule geführt wird, die mit einem stark basischen Ionenaustauschharz in der OH&supmin;-Form gepackt ist, um dadurch ein neutralisiertes wässriges Eluat zu erhalten, das D- chiro-Inositol enthält, und
ein vierter Schritt, nämlich der Schritt, daß das solchermaßen im dritten Schritt erhaltene Eluat konzentriert wird und man D-chiro-Inositol-Kristalle mit einer hohen Reinheit sich von der resultierenden konzentrierten Lösung absetzten läßt.
Weiterhin haben die vorliegenden Erfinder auch gefunden, daß, wenn, wie in dem oben beschriebenen zweiten Aspekt der Erfindung, eine wässrige Lösung aus Kasugamycin in eine Säule eingeführt wird, die ein stark saures Ionenaustauschharz in der H&spplus;-Form enthält und Kasugamycin dann hydrolisiert wird und die wässerige Lösung in der Säule erhitzt wird, um DCI zu produzieren, und auch die DCI enthaltende Reaktionslösung geliefert wird, die aus der Säule herausfließt, DCI-Kristalle mit einer hohen Reinheit wirksam erhalten werden können, indem, zu Zwecken der Gewinnung des DCI aus der DCI enthaltenden Reaktionslösung, die entsprechenden Schritte durchgeführt werden, daß die Reaktionslösung durch eine Säule aus einem stark sauren Ionenaustauschharz geführt wird, dann ein saurer wässeriger Ablauf, wie er aus der Säule abfließt, als nächstes durch eine Säule mit einem stark basischen Ionenaustauschharz geführt wird, um dadurch ein neutrales wässeriges Eluat, das DCI enthält, zu erhalten und dann DCI aus dem resultierenden neutralen Eluat kristallisiert wird.
In einem vierten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird deshalb ein Verfahren vorgesehen für die Herstellung von D-chiro-Inositol, welches dadurch gekennzeichnet ist, daß das Verfahren Durchführen der folgenden Schritte eins bis vier umfaßt:
Ein erster Schritt, nämlich der Schritt, daß kontinuierlich eine wässerige Lösung von Kasugamycin oder einem Salz davon in eine Säule eingeführt wird, die mit einem stark sauren Ionaustauschharz in der H&spplus;-Form gepackt ist, unter einem Atmosphärendruck oder unter einem erhöhten Druck, die wässrige Lösung aus Kasugamycin und dem Harz innerhalb der Säule erhitzt wird, um Hydrolyse des Kasugamycins zu bewirken und zu erlauben, daß die solchermaßen gebildete D-chiro-Inositol enthaltende saure Reaktionslösung aus der Harzsäule herausfließt, um dadurch die D-chiro-Inositol enthaltende saure Reaktionslösung zu erhalten,
ein zweiter Schritt, nämlich der, daß die solchermaßen in dem ersten Schritt erhaltene saure Reaktionslösung durch eine Säule geführt wird, die mit einem stark sauren Ionenaustauschharz in der H&spplus;-Form gepackt ist, um die in der Reaktionslösung enthaltenen basischen Verunreinigungen zu beseitigen, und, sofern nicht umgesetztes Kasugamycin noch darin enthalten ist, auch das nicht umgesetzte Kasugamycin aus der Reaktionslösung zu entfernen, wodurch eine D-chiro-Inositol enthaltende saure wässerige Lösung erhalten wird,
ein dritter Schritt, nämlich der Schritt, daß die in dem zweiten Schritt solchermaßen erhaltene saure wässrige Lösung durch eine Säule geführt wird, die mit einem stark basischen Ionenaustauschharz in der OH&supmin;-Form gepackt ist, um dadurch ein neutralisiertes wässeriges Eluat zu erhalten, das D-chiro-Inositol enthält, und
ein vierter Schritt, nämlich der Schritt, daß das in dem dritten Schritt solchermaßen erhaltene Eluat konzentriert wird und man D-chiro-Inositol-Kristalle mit einer hohen Reinheit aus der sich ergebenden konzentrierten Lösung ausfallen läßt.
Die wässerige Lösung aus Kasugamcyin oder einem Salz davon (z. B. das Hydrochlorid oder Sulfat), welches als Ausgangsmaterial in dem Verfahren nach einem jeden des ersten bis vierten Aspektes der vorliegenden Erfindung verwendet wird, kann hergestellt und allgemein verwendet werden, wie im folgenden beschrieben werden wird. So wird ein Kasugamycin produzierender Mikroorganismus, der so verändert worden ist, damit seine Kasugamycin- Produktionsfähigkeit verstärkt ist, in gewöhnlicher Weise kultiviert und Kasugamycin oder sein Hydrochlorid oder Sulfat aus der resultierenden Kultur entsprechend herkömmlichen Gewinnungsverfahren isoliert.
Um zu gewährleisten, daß Kasugamycin oder sein Hydrochlorid oder Sulfat, das solchermaßen gewonnen wurde, als ein hochreines Produkt verwendet wird, ist bevorzugt, ein solches Kasugamycin-Produkt zu verwenden, welches vorab durch Reinigungsschritte behandelt worden ist. Wenn ein hochreines Kasugamycin-Hydrochlorid oder -Sulfat verwendet werden soll, z. B. wie ein Schüttgut aus Kasugamycin-Hydrochlorid oder -Sulfat, welches in Japan oder im Ausland als ein Produkt handelsüblicher Qualität von Kasugamycin zur Verwendung bei der Produktion von landwirtschaftlichen Pestiziden zur Kontrolle von Pflanzenerkrankungen hergestellt worden ist, kann es unmittelbar verwendet werden, indem das Kasugamycin- Produkt in deionisiertem Wasser etc. gelöst wird, solange es von einer hohen Reinheit ist. Wo die Reinheit des zur Verfügung stehenden Kasugamycin-Produktes jedoch gering ist, soll dieses schwach reine Kasugamycin-Produkt besser einer vorläufigen Reinigung unterzogen werden, indem das Produkt in deionisiertem Wasser etc. gelöst wird und dann die resultierende wässerige Lösung einmal durch eine Säule aus aktiviertem Kohlenstoff geführt wird, bevor es als Ausgangsmaterial verwendet wird.

Beste Art und Weise der Ausführung der Erfindung

Das Verfahren entsprechend dem ersten bis vierten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird nun im Überblick dargestellt.

(I) Verfahren entsprechend dem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung.

In dem Verfahren entsprechend dem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung kann ein tankförmiges oder säulenförmiges Reaktionsgefäß verwendet werden, das chargenweise betrieben werden kann. Eine wässerige Lösung aus Kasugamycin und Partikeln eines stark sauren Ionenaustauschharzes (H&spplus;-Form) werden im Reaktionsgefäß zusammengemischt. Wenn die sich ergebende Mischung dann in Gegenwart des Harzes unter einem Atmosphärendruck oder einem erhöhten Druck hydrolysiert wird, kann das Kasugamycin hydrolysiert werden, so daß DCI hergestellt wird. Während der Reaktion kann die Reaktionsmischung entweder gerührt werden oder still gehalten werden ohne Rühren.
Als das in dem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung verwendete stark saure Ionenaustauschharz (H&spplus;-Form) wird ein Ionenaustauschharz mit Sulfonsäurefunktionalitäten bevorzugt. Beispiele für derartige Ionenaustauchharze schließen solche stark sauren Ionenaustauschharze ein, die auf dem Markt verfügbar sind, z. B. "Diaion"®, SK116, "Diaion"® PK228, "Amberlite"® IR120B, "Amberlite"® 200C, "Amberlite"® 201B, "Duolite"® C-20, "Duolite"® C264 und "Duolite"® XE-636. "Diaion", "Amberlite" und "Duolite" sind alles registrierte Marken.
Die Konzentration von Kasugamycin in der verwendeten wässerigen Kasugamycin-Lösung kann 0,1-30 Gew.-% betragen und bevorzugterweise 10-25 Gew.-%. Wenn eine solche wässerige Lösung von Kasugamycin verwendet wird, die eine Kausugamycin-Konzentration so hoch wie möglich (betragend 10-25 Gew.-%) aufweist und die hergestellt werden kann, indem Kasugamycin in Wasser gelöst wird, sofern erforderlich, unter Erhitzen des Wassers auf etwa 60 bis 80ºC, dann ist es möglich, das Verfahren zur Gewinnung und Reinigung von DCI (insbesondere die Verfahrensweisen zum Konzentrieren der wässerigen Lösung von hergestelltem DCI) in einfacher Art und Weise durchzuführen, die durchgeführt werden sollen, nachdem der Schritt für die Hydrolyse von Kasugamycin bewirkt worden war. Es ist bevorzugt, das stark saure Ionenaustauchharz (H&spplus;-Form) in einer solchen Menge zu verwenden, daß das Harz, wie verwendet, wenigstens eine Ionenaustauschkapazität von so viel wie dem Einfachen oder mehr als die Ionenaustauschkapazität vorsieht, die gleich der molaren Äquivalenzmenge an vorhandenem Kasugamycin ist.
Bei einer solchen Art und Weise der Durchführung der Reaktion, daß die hydrolytische Reaktion von Kasugamycin in chargenweise betreibbaren Reaktionsgefäßen durchgeführt wird, kann der Hydrolyseumfang für Kasugamycin viel mehr verstärkt werden, wenn die Reaktionstemperatur viel höher ist (z. B., in dem Fall, daß die Reaktion unter einem Atmosphärendruck durchgeführt wird, kann eine Reaktionstemperatur verwendet werden, die nahe dem Siedepunkt des Wassers ist), und auch wenn die Reaktionszeit viel mehr erhöht wird. Die Ausbeute an DCI kann viel besser erhöht werden, wenn der Umfang der Hydrolyse von Kasugamycin viel mehr verstärkt wird. Es ist jedoch erforderlich, das stark saure Ionenaustauschharz bei einer Temperatur zu betreiben, die geringer ist als eine Maximaltemperatur, bei der das verwendete Harz seine Haltbarkeit/Lebensdauer beibehält (z. B. kann das Harz "Diaion"® SK116 seine Lebensdauer bei einer Temperatur von 120ºC beibehalten, aber das Harz "Duolite"® CC-204F kann seine Lebensdauer bei einer Temperatur von maximal 135ºC beibehalten), um zu erlauben, daß das stark saure Ionenaustauschharz wiederholt für die Hydrolyse von Kasugamycin verwendet werden kann, indem das einmal verbrauchte Harz regeneriert wird. Die Reaktionstemperatur und Reaktionszeit für die Hydrolyse von Kasugamycin kann abhängig von der Art des verwendeten stark sauren Ionenaustauschharzes schwanken. Wenn "Diaion"® SK116 verwendet wird, kann die Reaktionstemperatur z. B. 50-100ºC, bevorzugterweise 90-98ºC unter einem Atmosphärendruck betragen und die Reaktionszeit kann dann 6-60 Stunden sein, bevorzugterweise 10-48 Stunden. Wenn die Reaktion unter Rühren der Reaktionsmischung unter derartigen Bedingungen wie oben durchgeführt wird, kann Kasugamycin mit einer Konversionsrate von fast 100% hydrolysiert und in DCI umgewandelt werden.
Wenn dasselbe stark saure Ionenaustauschharz (H&spplus;-Form) wie das oben beschriebene verwendet wird, kann die Hydrolyse von Kasugamycin auch unter einem erhöhten Druck durchgeführt werden, der hoch genug ist, um ein Sieden des in der Reaktionsmischung vorhandenen Wassers zu verhindern. Diese Verfahrensweise erlaubt es, die Reaktion in einer kürzeren Zeit durchzuführen. Somit kann, wenn die Hydrolysereaktion durchgeführt wird, z. B. bei einem Druck von 0,1 bis 3 kg/cm² (Meßgerät), bevorzugterweise unter einem Druck von 0,5- 1,2 kg/cm² (Meßgerät), bei einer Temperatur von 110 bis 120ºC, die hydrolytische Reaktion, z. B., in 1 bis 12 Stunden, bevorzugterweise in 1 bis 6 Stunden abgeschlossen werden und es kann somit DCI in der sich ergebenden Reaktionslösung mit einer Ausbeute von fast 100% auf der Basis der theoretischen Ausbeute hergestellt werden. Wenn die hydrolytische Reaktion von Kasugamycin bei solch erhöhtem Druck, wie oben beschrieben, durchgeführt wird, ist es erwünschenswert, ein Reaktionsgefäß mit einer druckresistenten Struktur zu verwenden, oder die Reaktion durchzuführen, während sich das Reaktionsgefäß in einem Autoklaven befindet. In diesem Falle ist es nicht erforderlich, die Reaktionsmischung zu rühren.
Nach Abschluß der Hydrolysereaktion von Kasugamycin wird die gesamte Mischung des Harzes mit der resultierenden sauren Reaktionslösung, wie gebildet, auf eine Temperatur unter 50ºC abgekühlt, bevorzugterweise auf Raumtemperatur, wie erforderlich. Die resultierende saure Reaktionslösung kann abgetrennt werden vom stark sauren Ionenaustauschharz durch Filtration. Die Azidität der solchermaßen als das Filtrat erhaltenen sauren Reaktionslösung kann schwanken in Abhängigkeit von den Mengen und der Art von Kasugamycin und den verwendeten stark sauren Ionenaustauschharzen und anderen Faktoren, im allgemein wird die Azidität aber etwa 0,05-1,0 N betragen. Weiterhin kann, wenn das als der Filtrationsrückstand gesammelte Harz durch Hinzufügen von Wasser mit einem Volumen des 0,8- bis 1- fachen desjenigen des Harzes gewaschen wird, das im Harz zurückbleibende DCI in das Wasser eluiert werden, so daß wässriges DCI enthaltenes Waschwasser gesammelt wird. Das wässerige Waschwasser kann mit der sauren Reaktionslösung vereinigt werden, die als das vorerwähnte Filtrat erhalten wurde.
DCI kann dann aus der sauren Reaktionslösung gewonnen werden durch Anwenden eines üblichen Verfahrens, das gewöhnlich für die Gewinnung neutraler Saccharide verwendet wird.
Nachdem der Schritt der Hydrolyse von Kasugamycin durch das Verfahren gemäß dem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung durchgeführt wurde, kann die hydrolytische Reaktion chargenweise auch durchgeführt werden, indem ein säulenförmiges Reaktionsgefäß anstelle eines tankförmigen verwendet wird. Wenn ein säulenförmiges Reaktionsgefäß verwendet wird und die nachfolgenden verschiedenen Schritte zum Gewinnen von DCI aus der Reaktionslösung, wie in dem Hydrolyseschritt erhalten, dann durchgeführt werden unter Verwendung der verschiedenen Harzsäulen, ist es möglich, die einzelnen Schritte des Verfahrens in einer Reihe von Vorrichtungen durchzuführen, die sukzessiv oder kontinuierlich miteinander verbunden sind, um die vorerwähnten Schritte durchzuführen, wobei man es unnötig macht, daß die Reaktionslösung aus einem System verworfen wird, das aus den verwendeten, verbundenen Vorrichtungen besteht, und somit die Herstellung von DCI mit einer hohen Reinheit mit einer guten Bedienbarkeit erreicht werden kann.
Die Größe eines säulenförmigen Reaktionsgefäßes, das für die Hydrolysereaktion verwendet werden soll, kann in geeigneter Weise geändert werden, abhängig von der Konzentration und der Menge der zu verwendenden wässrigen Lösung von Kasugamycin. Bei Durchführung in einem kleinen Maßstab kann ein säulenförmiges Reaktionsgefäß mit einem Innendurchmesser von 5 bis 6 cm und einer Höhe von etwa 4 bis 10 cm verwendet werden. Ein säulenförmiges Reaktionsgefäß mit einem größeren Innendurchmesser kann auch verwendet werden, um es zu ermöglichen, daß die wässrige Lösung von Kasugamycin mit dem Harz unter Rühren gemischt wird.

(II) Verfahren entsprechend dem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung

In dem Verfahren gemäß dem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine wässerige Lösung von Kasugamycin kontinuierlich in eine Säule eingeführt, die darin ein stark saures Ionenaustauschharz (H&spplus;-Form) enthält. Und die wässerige Lösung von Kasugamycin und dem Harz innerhalb der Säule werden auf eine vorab bestimmte Reaktionstemperatur unter einem Atmosphärendruck oder erhöhtem Druck erhitzt, um Hydrolyse von Kasugamycin zu bewirken, während die wässrige Lösung durch die Harzsäule geführt wird. Die wässerige Lösung, die durch die Harzsäule fließt, wird dahingehend kontrolliert, daß sie durch die Harzsäule mit einer Rate geführt wird, daß man der wässerigen Lösung erlaubt, in der Harzsäule für eine Verweilzeit zu verbleiben, die erforderlich sein wird, damit die hydrolytische Reaktion von Kasugamycin in der Harzsäule vervollständigt wird. Dann erlaubt man der wässerige Lösung, aus der Harzsäule herauszufließen. Auf diese Weise wird die saure Reaktionslösung geliefert, die DCI, wie durch die Hydrolyse von Kasugamycin produziert, enthält, wobei man ihr erlaubt, daß sie aus der Harzsäule aus stark saurem Ionenaustauschharz herausfließt. Der Gewinnungsschritt des DCI aus der sauren Reaktionslösung wird nachfolgend durchgeführt.
In der oben erwähnten Art der Durchführung der Reaktion, daß die Hydrolyse von Kasugamycin innerhalb der Harzsäule entsprechend dem Verfahren des zweiten Aspektes der vorliegenden Erfindung durchgeführt wird, kann ein kommerziell erhältliches, stark saures Ionenaustauschharz, das dasselbe ist, wie jenes, das in der vorerwähnten Weise des chargenweisen Reaktionsverfahrens gemäß dem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung verwendet worden ist, verwendet werden und wird zuerst in seiner H&spplus;-Form hergestellt und dann in eine Säule gepackt. Ein wässerige Lösung von Kasugamycin wird dann durch die Harzsäule ge leitet, die wie oben hergestellt wurde, und auf eine vorab bestimmte Reaktionstemperatur erhitzt und auf diesem Wege kann die beabsichtigte Hydrolyse von Kasugamycin vorgenommen werden. Der Umfang der Hydrolyse von Kasugamycin kann viel stärker erhöht werden, wenn die Reaktionstemperatur stärker erhöht wird, wenn die Reaktionszeit der wässerigen Kasugamycinlösung, die durch die Säule strömt, viel mehr erhöht wird und wenn die Menge des Harzes viel mehr erhöht wird.
Die Effizienz der hydrolytischen Reaktion kann etwas schwanken abhängig von der Art des verwendeten Harzes. Wenn "Diaion"® SK116 (H&spplus;-Form) als ein Beispiel für das stark saure Ionenaustauschharz verwendet wird, kann Kasugamycin in einem Hydrolyseumfang von fast 100% hydrolysiert werden, indem die Temperatur innerhalb der Harzsäule bei 90 bis 98ºC gehalten wird und die Flußrate der durch die Harzsäule strömenden Lösung so eingehalten wird, daß die Retentionszeit der durch die Säule passierenden Lösung wenigstens 6 Stunden beträgt. Im allgemeinen kann die Temperatur innerhalb der Säule des stark sauren Ionenaustauschharzes bei einer Temperatur von 60 bis 98ºC gehalten werden, bevorzugterweise bei einer Temperatur von 90 bis 98ºC unter einem Atmosphärendruck, oder kann bei 100 bis 150ºC unter Bedingungen erhöhten Drucks gehalten werden. Somit kann bei diesen erhöhten Temperaturen die Hydrolyse von Kasugamycin gut durchgeführt werden. Bei diesen erhöhten Temperaturen kann die Hydrolysereaktion von Kasugamycin gut effektiv durchgeführt werden, wenn die Verweilzeit der Lösung, die durch die Säule strömt, so kontrolliert wird, daß sie 6 bis 40 Stunden beträgt, bevorzugterweise 7 bis 15 Stunden.
Weiterhin kann die Hydrolysereaktion von Kasugamycin durchgeführt werden bei einer Temperatur von 100 bis 150ºC unter erhöhtem Druck, die ausreichend hoch ist, um Sieden des Wassers in der Harzsäule zu vermeiden, z. B. unter einem Druck von 0,1 bis 3 kg/cm², bevorzugterweise unter einem Druck von 0,5 bis 1,2 kg/cm² (ausgedrückt als Manometerdruck), während die Verweilzeit der durch die Harzsäule strömenden Lösung so kontrolliert wird, daß sie 1,0 bis 10 Stunden beträgt, bevorzugterweise 3 bis 5 Stunden.
Wenn die hydrolytische Reaktion von Kasugamycin unter erhöhten Drücken durchgeführt wird, ist es erwünschenswert, einem derartigen Gefäß eine druckwiderstandsfähige Struktur zu verleihen, in der die Säule aus dem stark sauren Ionenaustauschharz angeordnet ist, und auch unter Druck die zugeführte wässerige Lösung aus Kasugamycin in die Harzsäule zu pumpen.
Bei der Art der Durchführung der Reaktion, daß die Hydrolyse von Kasugamycin innerhalb der Harzsäule vorgenommen wird, ist es möglich, den Umfang der hydrolytischen Reaktion zu verstärken, indem die Reaktion in einer einzelnen Harzsäule wiederholt wird, nämlich durch Rezirkulieren und erneutes Einführen der sauren Reaktionslösung, die einmal von der Säule des stark sauren Ionenaustauschharzes geströmt ist, in einen Einlaß derselben Harzsäule, so daß die Reaktionslösung wiederholt durch die Harzsäule geführt wird.
Es gibt eine weitere Art der Durchführung des Verfahrens, die als eine Modifikation der vorerwähnten chargenweisen Durchführung des Verfahrens betrachtet werden kann. In diesem weiteren Modus wird die wässerige Lösung von Kasugamycin der Reaktion für eine vorab bestimmte Zeit unterworfen, indem die wässrige Lösung temporär innerhalb der Säule aus einem stark sauren Ionenaustauschharz durch Schließen des Auslasses der Harzsäule gehalten wird. Nachdem man die Konzentration an DCI, wie in der in der Harzsäule gehaltenen wässrigen Lösung gebildet, überprüft hat, kann man dann der DCI enthaltenden Reaktionslösung erlauben, aus dem geöffneten Auslaß der Säule auszuströmen, indem ein Volumen deionisiertes Wasser, etc. in den Einlaß der Säule gepumpt wird.
Egal welche Art der Durchführung des Verfahrens verwendet wird, kann der Betrieb des Verfahrens ohne Verwerfen der Reaktionslösung aus dem Vorrichtungssystem während der durchgeführten Reaktion fortschreiten und die saure Reaktionslösung, die gerade aus der Harzsäule geflossen ist, kann dann zum nächsten Verfahrensschritt geführt werden als eben jene Reaktionslösung, bei der die Hydrolyse von Kasugamycin abgeschlossen ist.
Es ist dann notwendig und möglich, DCI aus der sich ergebenden DCI enthaltenden Reaktionslösung zu gewinnen durch Anwenden eines herkömmlichen Verfahrens, welches gewöhnlicherweise zum Gewinnen neutraler Saccharide verwendet wird.

(III) Verfahren gemäß dem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung.

Kurz gesagt umfaßt das Verfahren gemäß dem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung vier Schritte, nämlich den Schritt eins bis vier. Verfahren zum Durchführen eines jeden dieser vier Schritte werden nun detaillierter beschrieben.

(1) Verfahren zur Durchführung des ersten Schrittes

Der erste Schritt hat eine Vielzahl von Unterschritten, wobei eine wässerige Lösung von Kasugamycin mit einem stark sauren Ionenaustauschharz in einem Reaktionsgefäß gemischt wird, welches chargenweise betrieben werden kann, die Hydrolyse von Kasugamycin wird in dem Gefäß durchgeführt und somit wird die sich ergebende saure Reaktionslösung, die DCI darin enthält, geliefert. Der erste Schritt wird in einer Art und Weise ausgeführt ähnlich dem oben beschriebenen hinsichtlich des Verfahrens gemäß dem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung.

(2) Verfahren zum Durchführen des zweiten Schrittes

Im zweiten Schritt des Verfahrens gemäß dem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird die DCI enthaltende saure Reaktionslösung, wie im obigen ersten Schritt erhalten, durch eine Säule geführt, die ein stark saures Ionenaustauschharz enthält, zu Zwecken der Reinigung von DCI. Dieser Schritt erlaubt es, nicht umgesetztes verbleibendes Kasugamycin von der sauren Reaktionslösung zu entfernen, ebenso wie irgendwelche basischen Substanzen, die im ersten Schritt nebenbei hergestellt wurden.
Als das stark saure Ionenaustauschharz, wie es hierin verwendet wird, kann ein solches Harz verwendet werden, welches das gleich ist wie dasjenige, das im ersten Schritt verwendet wurde, z. B., ein Harz, das unter der registrierten Marke "Diaion"® SK116 erhältlich ist, welches zuerst in seiner H&spplus;-Form hergestellt und dann in eine Säule gepackt werden kann. Zu diesem Zeitpunkt kann die Menge des Harzes, die in die Säule gepackt wird, schwanken, abhängig von den Mengen der Ausgangskomponenten, die in der sauren Reaktionslösung enthalten sind, wie sie im ersten Schritt erhalten wird, die aber beseitigt werden sollen. In einem gewöhnlichen Fall kann das stark saure Ionenaustauschharz jedoch in einer solchen Menge verwendet werden, die im wesentlichen die gleiche ist wie die Menge des im ersten Schritt verwendeten Harzes.
Die saure Reaktionslösung, die man dadurch erhalten hat, daß man durch die Säule in diesem zweiten Schritt durchleitet, kann dann direkt zum nächsten Schritt, d. h. zum dritten Schritt zugeführt werden. Zum Eluieren des DCI, welches in dem im zweiten Schritt verwendeten stark sauren Ionenaustauschharz zurückbleibt, ist es möglich, das Harz zu waschen, indem ein gleiches Volumen deionisierten Wassers in eine Spitze der Harzsäule aufgebracht wird wie dasjenige des Harzes. Das sich ergebende wässerige Waschwasser kann dann mit der oben erwähnten sauren Reaktionslösung vereinigt werden. Wenn die solchermaßen vereinigt flüssige Mischung zu dem dritten Schritt zugegeben wird, ist es möglich, DCI in einer noch verbesserten Ausbeute zu gewinnen.

(3) Verfahren zum Ausführen des dritten Schritts

Der dritte Schritt des Verfahrens gemäß dem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird durchgeführt, um solche Säuren zu neutralisieren, die durch die hydrolytische Reaktion etc. gebildet worden sind und die in der sauren wässerigen Lösung enthalten ist, wie sie von dem zweiten Schritt erhalten wird. Als ein Verfahren zum Neutralisieren der Säuren wird die DCI enthaltende saure wässerige Lösung, wie von dem zweiten Schritt erhalten, durch eine Säule geführt, die ein stark basisches Ionenaustauschharz enthält, wobei ein neutrales wässeriges Eluat von der letzteren Harzsäule erhalten wird, die DCI enthält.
Beispiele des stark basischen Ionenaustauschharzes in der OH&supmin;-Form, welches in dem dritten Schritt verwendet wird, schließt Ionenaustauschharze ein, die quartäre Ammoniumgruppen als funktionelle Gruppen enthalten, wie sie unter den registrierten Marken "Duolite"® A- 113PLUS und "Amberlite"® IRA 410 erhältlich sind. Die Menge des basischen Ionenaustauschharzes, welches in die Säule gepackt werden soll, kann schwanken abhängig von der Menge der sauren Komponenten, die in der Reaktionslösung, wie im zweiten Schritt behandelt vorhanden sind und im dritten Schritt eliminiert werden sollen. Im allgemeinen kann jedoch, wenn das stark basische Ionenaustauschharz in einer solchen Menge verwendet wird, die sich innerhalb der gleichen Menge bewegt wie die Menge des in dem ersten Schritt verwendeten Harzes, aber bis zu einer Menge des Zweifachen der Menge des im ersten Schritt verwendeten Harzes, kann das basische Ionenaustauschharz, wie verwendet, die sauren Komponenten, die in der wässrigen DCI-Lösung enthalten sind, adsorbieren unter Neutralisierung dieser wässerigen DCI-Lösung.
Die wässerigen DCI-Lösung, die neutralisiert und erhalten worden ist von diesem dritten Schritt als das Eluat von der Harzsäule, kann direkt zum nächsten Schritt, nämlich dem vierten Schritt, geleitet werden. DCI kann jedoch mit besserer Ausbeute gewonnen werden, wenn das Harz, wie verwendet, im dritten Schritt gewaschen wird, ähnlich wie im zweiten Schritt, mit einem Volumen deionisierten Wassers und das sich ergebende Waschwasser vereinigt wird mit der wässrigen DCI-Lösung, bevor sie dem vierten Schritt zugeführt wird. Wenn es erwünscht ist, das DCI enthaltende Eluat weiter zu reinigen, welches durch den dritten Schritt neutralisiert worden ist, kann das Eluat durch eine Säule geführt werden, die ein Adsorptionsmittel wie Aktivkohle enthält.
Indem der zweite und dritte Schritt des Verfahrens gemäße dem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung durchgeführt wird, ist es machbar, die Verunreinigungen, die in dem als Ausgangsmaterial verwendeten Kasugamycin enthalten waren, und die Nebenprodukte, die aus den Verunreinigungen durch die Hydrolysereaktion im ersten Schritt des Verfahrens gebildet wurden, ebenso wie die Nebenprodukte, die durch die Hydrolyse von Kasugamycin gebildet werden, vollständig eliminiert werden. Als Folge kann eine wässrige Lösung geliefert werden, die DCI in hoher Reinheit enthält.

(4) Verfahren zum Durchführen des vierten Schrittes

Im vierten Schritt des Verfahrens gemäß dem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird DCI aus dem neutralen wässerigen Eluat gewonnen, welches im obigen dritten Schritt erhalten wurde und welches DCI enthält und praktisch frei von Verunreinigungen ist. Für die Gewinnung von DCI ist es nur erforderlich, das Eluat zu konzentrieren und dann DCI zu kristallisieren. Zum Beispiel kann das Eluat konzentriert werden durch Erhitzen unter verringertem Druck in einem Rotationsverdampfer. Die solchermaßen erhaltene konzentrierte Lösung kann auf 60 bis 80ºC oder so erhitzt werden. Zu der solchermaßen erhitzten konzentrierten Lösung wird Ethanol unter Rühren hinzugegeben, das auch auf die gleiche Temperatur erhitzt worden ist. Wenn man der Temperatur der sich ergebenden Mischung dann erlaubt, auf Raumtemperatur abzukühlen, kristallisiert DCI allmählich. Nach der Abscheidung von Kristallen können die Kristalle durch Filtration durch ein Glasfilter gesammelt und dann getrocknet werden, wobei DCI, die Zielverbindung, als farblose Kristalle erhalten wird. In diesem Falle können farblose Kristalle von DCI in kurzer Zeit erhalten werden, wenn die Kristalle unter verringertem Druck bei 50 bis 120ºC getrocknet werden, bevorzugterweise 90 bis 110º für 2 bis 5 Stunden. Im allgemeinen ist die Gewinnung von DCI auch möglich, indem herkömmliche Verfahren angewandt werden, die normalerweise zum Abscheiden von Kristallen eines Saccharids aus einer dicken Lösung des Saccharids verwendet werden, z. B., ein solches Verfah ren, wobei man eine dicke wässerige Lösung des Saccharids in der Kälte stehen läßt, damit sich die Kristalle abscheiden.
Wenn diese Schritte eins bis vier sukzessiv gemäß dem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung durchgeführt werden, kann DCI erhalten werden, das aufgereinigt worden ist zu einer Reinheit von im wesentlichen 100%.
Das Verfahren gemäß dem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird in den Beispielen 1 bis 11 und 15 bis 16 hierin im folgenden veranschaulicht werden.

(IV) Verfahren nach dem vierten Aspekt der vorliegenden Erfindung.

Das Verfahren nach dem vierten Aspekt der vorliegenden Erfindung umfaßt die folgenden vier Schritte.
Ein jeder dieser Schritte kann durchgeführt werden, wie unten beschrieben wird.

(1) Verfahren zum Ausführen des ersten Schrittes.

Der erste Schritt umfaßt die Unterschritte, wobei eine wässrige Lösung von Kasugamycin kontinuierlich in eine Säule eingeführt wird, die ein stark saures Ionenaustauschharz, das darin gepackt ist, enthält, und wobei die Hydrolyse des Kasugamycins bewirkt wird mit dem Durchführen der wässerigen Lösung durch die Harzsäule und dadurch, daß die wässrige Lösung veranlaßt wird, in der Harzsäule für eine Verweilzeit zu verbleiben, so daß eine saure Reaktionslösung, die DCI enthält, als der Auslauf aus der Säule erhalten wird. Dieser erste Schritt wird in einer Art und Weise durchgeführt, die gleich ist der oben beschriebenen hinsichtlich des Verfahrens des zweiten Aspektes der vorliegenden Erfindung.

(2) Verfahren zum Durchführen des zweiten Schrittes.

Dieser zweite Schritt wird durchgeführt, um die Grundsubstanzen aus der sauren Reaktionslösung zu entfernen, wie sie im ersten Schritt erhalten wird. Dieser zweite Schritt kann in einer Art und Weise durchgeführt werden, die die gleiche ist wie der zweite Schritt des Verfahrens entsprechend dem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung.

(3) Verfahren zum Durchführen des dritten Schrittes.

Dieser dritte Schritt wird durchgeführt, um die sauren Komponenten aus der wässerigen DCI- Lösung zu entfernen, wie sie im zweiten Schritt erhalten wird, so daß die wässerige DCI- Lösung neutralisiert wird. Dieser dritte Schritt kann durchgeführt werden in einer Art und Weise, die gleich ist wie der dritte Schritt des Verfahrens entsprechend dem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung.

(4) Verfahren zum Durchführen des vierten Schrittes.

Dieser vierte Schritt wird durchgeführt, um DCI aus der neutralen wässerigen Lösung zu kristallisieren, wie sie im dritten Schritt erhalten wird. Dieser vierte Schritt kann durchgeführt werden in einer Art und Weise, die gleich ist dem vierten Schritt des Verfahrens entsprechend dem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung.
Diese Schritte eins bis drei des Verfahrens nach dem vierten Aspekt der Erfindung können einzeln und unabhängig zu verschiedenen Zeiten durchgeführt werden. Während einige oder alle der Schritte eins bis drei der vorliegenden Erfindung auch kontinuierlich durchgeführt werden können, indem mehrere oder alle der Harzsäulen, die jeweils in diesen Schritten verwendet werden, untereinander mittels Leitungen verbunden werden, und indem die Flußraten durch die solchermaßen verbundenen entsprechenden Harzsäulen mittels steuerbarer Pumpen, die in den Leitungen zwischengeschaltet sind, angepaßt werden.
Im obigen Fall kann das Volumen einer Lösung, die durch eine Harzsäule durchgeführt werden kann, um durch die Passage durch diese Harzsäule behandelt zu werden, im zweiten und/oder dritten Schritt durch die Passagerate der Lösung durch die im ersten Schritt verwendeten Harzsäule, wo die Hydrolysereaktion durchgeführt wird, gesteuert werden. Um die Geschwindigkeit der Kasugamycin-Hydrolyse im ersten Schritt zu erhöhen, wird es ein wirksames Mittel sein, einen Zustand erhöhten Druckes innerhalb der für den ersten Schritt verwendeten Harzsäule zu erzeugen und die Lösung, die abreagiert, auf 100ºC oder höher in der Harzsäule zu erhitzen. Weiterhin können die Harze, die im ersten bis dritten Schritt verwendet werden, regeneriert werden durch Säure- oder Alkali-Behandlung. Somit können diese Harze wieder verwendet werden und wiederholt und halbpermanent verwendet werden, wenn die Harze, wenn sie einmal in die Säulen gepackt worden sind, in den Harzsäulen Regenerierungsbehandlungen in situ unterzogen werden.
Nun ist eine Vorrichtung, die geeignet ist zum kontinuierlichen Durchführen der Schritte eins bis drei des Verfahrens des vierten Aspekts der vorliegenden Erfindung, schematisch kurz in Fig. 1 der beigefügten Zeichnung dargestellt.
Diese Vorrichtung umfaßt eine Säule 1, wie sie mit Aktivkohle gepackt ist, eine Säule 2, die mit einem stark sauren Ionenaustauschharz (H&spplus;-Form) gepackt ist, die als Hydrolysereaktor mit säulenförmigen Aussehen arbeitet, eine Reinigungssäule 3, wie sie mit stark saurem Ionenaustauschharz (H&spplus;-Form) gepackt ist und eine Reinigungssäule 4, wie sie mit einem stark basischen Ionenaustauschharz (OH&supmin;-Form) gepackt ist. Die Aktivkohlensäule 1 weist einen Einlaß im oberen Teil davon auf und sie ist an dem Einlaß mit einer Zufuhrleitung 7 für eine wässerige Lösung von rohem Kasugamycin (oder seinem Salz), das als das Ausgangsmaterial verwendet werden soll, versehen. Ein Auslaß im unteren Teil der Säule 1 ist durch eine Leitung 8 mit der Säule 2 mit stark saurem Ionenaustauschharz verbunden, um die Hydrolysereaktion von Kasugamycin durchzuführen. In dieser Leitung 8 ist ein Ein-Aus-Ventil 12 und ein weiteres Ein-Aus-Ventil 13 auf einer Seite des Auslasses der Säule 1 angeordnet bzw. auf einer Seite des Einlasses der Säule 2. Weiterhin ist eine flüssigkeitszuführende Pumpe 5 an einer Zwischenposition zwischen dem Ventil 12 und dem Ventil 13 angeordnet. Als Pumpe 5 wird eine Pumpe bevorzugt von dem Typ, der erlaubt, die Flußrate zu steuern, so daß die Flußrate des Flüssigkeitsstromes, der durch die Leitung 8 strömt, optional erhöht oder verringert werden kann.
Ein Auslaß der Säule 2 mit stark saurem Ionenaustauschharz (der Hydrolysereaktor) wird mit einem Einlaß der Säule 3 mit stark saurem Ionenaustauschharz zur Reinigung mittels einer Leitung 9 verbunden. In der Leitung 9 ist eine Be- und Entlüftungseinrichtung (Ventil) 6 mit eingefügt, um Gas abzulassen, wenn das Gas in die Reaktionslösung gemischt würde, wenn diese aus Säule 2 fließt. Weiterhin wird in der Leitung 9 auch ein Ein-Aus-Ventil 14 eingeführt.
Ein Auslaß der Säule 3 mit stark saurem Ionenaustauschharz zum Reinigen wird mit einem Einlaß der Säule 4 mit stark basischem Ionenaustauschharz für die Reinigung mittels einer Leitung 10 verbunden, die mit einem Ein-Aus-Ventil 15 versehen ist. An einem Auslaß der Säule 4 ist eine Leitung 11 vorgesehen zum Ablassen der Lösung, die aus Säule 4 strömt. Die Ablaßleitung 11 wird weiter so angeordnet, daß sie die wässerige Lösung aus D-chiro- Inositol, die aus Säule 4 geströmt und neutralisiert und gereinigt worden ist, zu einem Aufnahmegefäß (nicht gezeigt) zum Sammeln der wässerigen Lösung liefert. Ein Konzentrierungsmittel (nicht gezeigt) zum Konzentrieren der wässerigen D-chiro-Inositol-Lösung, wie sie in dem Aufnahmegefäß gesammelt wird, wird unterhalb der Säule 4 angeordnet.
Darüber hinaus kann die Säule 2 mit dem stark saurem Ionenaustauschharz, die als Hydrolysereaktor arbeitet, in einem geeigneten Heizmittel angeordnet sein, welches die Säule umgibt, wie ein Heizmantel oder Ofen, so daß das Harz in der Säule 2, ebenso wie die durch die Säule fließende und die Reaktion durchlaufende Lösung auf erhöhte Reaktionstemperaturen von 15ºC oder höher erhitzt werden. ·
Das Verfahren entsprechend dem vierten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird in den Beispielen 12 bis 14 und 17 im folgenden veranschaulicht werden.

Kurze Beschreibung der Zeichnung

Fig. 1 der beigefügten Zeichnung zeigt als Diagramm die Vorrichtung, die zum Durchführen des Verfahrens gemäß dem vierten Aspekt der vorliegenden Erfindung geeignet ist.
Diese Vorrichtung umfaßt die Säule 1 aus Aktivkohle, den Hydrolysereaktor 2, der aus der Säule mit stark saurem Ionenaustauschharz (H&spplus;-Form) zusammengesetzt ist, die Säule 3 mit stark saurem Ionenaustauschharz (H&spplus;-Form), die Säule 4 mit stark basischem Ionenaustauschharz (OH&supmin;-Form), die flüssigkeitsfördernde Pumpe 5, das Be- und Entlüftungsventil 6, die Leitung 8 und das Ein-Aus-Ventil 12.
Das Verfahren nach der vorliegenden Erfindung wird im folgenden speziell unter Bezug auf die folgenden Beispiele veranschaulicht werden, auf die die vorliegende Erfindung in keinster Weise beschränkt ist.

Beispiel 1

Dieses Beispiel veranschaulicht das Verfahren entsprechend dem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung, welches die Schritte umfaßt Herstellen einer wässerigen Lösung von Kasugamycin-Hydrochlorid, das als aus Ausgangsmaterial verwendet wird, Mischen der wässerigen Lösung mit Partikeln aus stark sauren Ionenaustauschharz (H&spplus;-Form) in einem Reaktionsgefäß und Hydrolysieren von Kasugamycin unter Erhitzen.

(1) Erster Schritt (Hydroylse-Schritt)

Kristalle aus Kasugamycin-Hydrochlorid (15,5 g, mit einer Reinheit von 97,1%) wurden abgewogen und in einen eierfruchtförmigen Kolben mit einem Volumen von S00 ml gegeben, gefolgt von Hinzufügen von 100 ml deionisiertem Wasser dazu, so daß die Kristalle gelöst wurden, um eine wässerige Lösung von Kasugamycin-Hydrochlorid zu ergeben. Mit dieser wässrigen Lösung wurden 100 ml "Diaion"® SK116 (H&spplus;-Form) gemischt (ein stark saures Ionenaustauschharz mit einer Ionenaustauschkapazität von 2,1 Milliäquivalenten pro ml). Die resultierende Mischung wurde unter einem Atmosphärendruck bei 95ºC für 12 Stunden unter Rühren mit einem Magnetrührer erhitzt, wodurch Hydrolyse von Kasugamycin bewirkt wurde.
Die sich ergebende Reaktionsmischung wurde auf Raumtemperatur abgekühlt und das stark saure Ionenaustauschharz wurde davon abfiltriert. Das saure wässerige Filtrat, das solchermaßen erhalten wurde, war die Reaktionslösung, die das gebildete DCI enthielt. Wenn ein Teil dieses Filtrats mit einer 0,1 N Lösung von Natriumhydroxid titriert wurde, stellte man fest, daß das Filtrat eine Azidität zeigte, die einer 0,7 N wässerige Säure entspricht. Weiterhin wurde das Harz, das abfiltriert worden war, mit 100 ml dionisiertem Wasser gewaschen und das sich ergebende Waschwasser (das wässerige Waschwasser) wurde mit dem Filtrat vereinigt, um 230 ml saure Reaktionslösung zu ergeben (welche DCI in einer Ausbeute von 98% enthielt).
Bei dieser Gelegenheit wurde ein Teil des vorerwähnten sauren wässerigen Filtrates, d. h. die saure Reaktionslösung, die DCI enthielt, wie es durch die Hydrolyse von Kasugamycin gebildet wurde, gesammelt und einer Dünnschichtchromatographie (TLC) auf Silikagelschichten unterzogen (ein Produkt von Merck & Co., Inc.; "Art 5715") (mit Entwicklungslösung, die aus n-Butanal-Essigsäure-Wasser im Volumenverhältnis von 2 : 1 : 1 zusammengesetzt war) und die Silikagelschichten wurden dann Färbetests mit Ninhydrin, Vanillin-Schwefelsäure, Kaliumpermanganat bzw. Joddampf zu Vergleichszwecken unterzogen. Entsprechend diesen Färbetests wurde ein Punkt von DCI (in der Nähe von Rf = 0,39) durch die Farbentwicklung mit jeweils Kaliumpermanganat und Vanillin-Schwefelsäure und, zusätzlich, Punkte von Nebenprodukten (in der Nähe von Rf = 0,58) durch die Farbentwicklung mit Ninhydrin, Vanillin-Schwefelsäure oder Joddampf beobachtet. Dies zeigt an, daß die Menge an zusätzlich zu DCI durch die Hydrolysereaktion von Kasugamycin gebildetem Nebenprodukt nur gering war.

(2) Zweiter Schritt (der Schritt zum Beseitigen von basischen Substanzen)

Die saure Reaktionslösung, wie sie aus dem obigen ersten Schritt erhalten wurde, wurde an der Spitze einer Säule eingeführt (mit einem Innendurchmesser von 2 cm und einer Höhe von 22 cm), die mit einem stark saurem Ionenaustauschharz gepackt war ("Duolite"® C-20, H&spplus;- Form, 70 ml), so daß die Reaktionslösung dann durch die Harzsäule geführt wurde, wobei ein Ablauf von der Säule erhalten wurde. Nachdem die Reaktionslösung durch die Harzsäule geführt worden war, wurde die Harzsäule mit 70 ml deioniertem Wasser gewaschen. Die erhaltene wässerige Waschlösung wurde mit dem Säulenablauf, wie er zuvor erhalten wurde, vereinigt, wobei 300 ml einer sauren wässerigen Lösung, die DCI enthielt, erhalten wurden.

(3) Dritter Schritt (der Neutralisierungsschritt)

Etwa 300 ml der sauren wässerigen Lösung, wie sie im zweiten Schritt erhalten wurden, wurden auf eine Spitze einer Säule gegeben (mit einem Innendurchmesser von 2,4 cm und einer Höhe von 22 cm), die mit einem stark basischen Ionenaustauschharz ("Duolite"® A- 113PLUS, OH&supmin;-Form, 100 ml) gepackt war, so daß die saure wässerige Lösung dann durch die Harzsäule geführt wurde. Ein wässeriges Eluat, das aus dem Auslaß der Harzsäule geflossen war, wurde in Fraktionen gesammelt. So wurden die erste 100 ml-Fraktion des Eluates verworfen und die nächsten Fraktionen von etwa 200 ml des Eluats dann gesammelt. Weiter wurde das Harz mit 100 ml deionisiertem Wasser gewaschen. Etwa 100 ml der wässerigen Waschung wurden mit dem Säuleneluat vereinigt, welches zuvor gesammelt worden war. Auf diese Weise wurden etwa 300 ml neutrale wässerige Lösung erhalten, die DCI enthielt.
Die obige neutrale wässerige Lösung war eine Lösung von DCI, die neutralisiert und hochgereinigt war. Der Gehalt an DCI in dieser neutralen wässerigen Lösung von DCI betrug 5,9 g (verglichen mit dem theoretischen Wert von 6,2 g) (die Ausbeute an erhaltenem DCI betrug 94% und die berechnete Reinheit von DCI betrug etwa 99%), wenn mittels Hochleistungsflüssigchromatographie gemessen.

(4) Vierter Schritt (Schritt zur Kristallisierung von DCI)

Etwa 300 ml der neutralen wässerigen Lösung, wie sie im dritten Schritt erhalten wurden, wurden auf ein Volumen von etwa 25 ml mittels eines Rotationsverdampfers konzentriert, gefolgt von Erhitzen der konzentrierten Lösung auf 70ºC. Die konzentrierte heiße Lösung wurde unter Rühren mit 225 ml Ethanol versetzt, der auf 70ºC erhitzt worden war. Man lies die sich ergebende flüssige Mischung bei Raumtemperatur für etwa 12 Stunden stehen, so daß Kristallisieren von DCI erfolgte. Nachdem sich Kristalle abgeschieden hatten, wurden die Kristalle durch Filtration mit einem Glasfilter gesammelt. Die Kristalle wurden dann unter verringertem Druck bei 105ºC für vier Stunden getrocknet, wobei 5,8 g farblose Kristalle aus DCI geerntet wurden (mit einer Ausbeute von 94% und einer Reinheit von etwa 100%).
Analysedaten und physikalische Daten der farblosen DCI-Kristalle, die erhalten wurden, sind unten gezeigt.
Aussehen: farblose Kristalle
Schmelzpunkt: 238º
Spezifische Rotation: [α]²³D + 65º (c 1,0, Wasser)
Analyse mittels Flüssigchromatographie:
Ein einzelner Peak aus DCI wurde unter den folgenden Bedingungen beobachtet:
Analysebedingungen:
Säule: ZORBAX-NH&sub2; (4,6 · 250)
Detektor: Shodex RI SE-51
Lösungsmittel: 80% MeCN-H&sub2;O
Flußrate: 2,5 ml/min
Aus dem vorstehenden wurde bestätigt, daß die obigen farblosen Kristalle reines D-chiro- Inositol waren.

Beispiel 2

Dieses Beispiel veranschaulicht das Verfahren entsprechend dem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung, welches den Schritt Herstellen und Mischen einer wässerigen Lösung aus Kasugamycin, welches als Ausgangsmaterial verwendet wird, mit Partikeln eines stark sauren Ionenaustauschharzes in einem Reaktionsgefäß und Hydrolyisieren von Kasugamycin unter atmosphärischem Druck umfaßt.
Ähnlich zum ersten Schritt von Beispiel 1 wurden 100 ml einer wässerigen Lösung aus Kasugamycin (in der Form seiner freien Base) (15 g mit einer Reinheit von 98%) in einen Eierfrucht-förmigen Kolben mit einer Kapazität von 500 ml gegeben. Zu der wässerigen Lösung wurde ein stark saures Ionenaustauschharz ("Diaion"® SK116, H&spplus;-Form, 100 ml) hinzugegeben. Während die resultierende Mischung gerührt wurde, wurde diese Mischung unter einem Atmosphärendruck bei 95ºC für 12 Stunden erhitzt, so daß die Hydrolyse von Kasugamycin bewirkt wurde.
Die ganze solchermaßen erhaltene Reaktionsmischung wurde auf Raumtemperatur abgekühlt und dann das stark saure Ionenaustauschharz davon abgefiltert, um das Filtrat zu ergeben. Das Filtrat wurde dann mit 100 ml deionisiertem Wasser gewaschen. Das Filtrat und die wässerige Waschung wurden vereint, so daß etwa 230 ml saurer Reaktionslösung erhalten wurden, die DCI enthielten. Diese saure Reaktionslösung wurde dann in ähnlicher Weise behandelt, wie in den Verfahren des zweiten, dritten und vierten Schritts von Beispiel 1, wobei 6,6 g DCI mit einer großen Reinheit geerntet wurden (bei einer Ausbeute von 94% und einer Reinheit von 100%).

Beispiele 3-11

Ein jedes dieser Beispiele veranschaulicht das Verfahren entsprechend dem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung und umfaßt den Schritt der Verwendung von Kasugamycin- Hydrochlorid als Ausgangsmaterial und Hydrolysieren von Kasugamycin.
Kristalle von Kasugamycin-Hydrochlorid (10,0 g mit einer Reinheit von 99%), wie vorhanden, wurden in deionisiertem Wasser gelöst, um eine wässerige Lösung von Kasugamycin- Hydrochlorid zu ergeben. Diese Lösung wurde dann dem Hydrolyse-Schritt (dem ersten Schritt) in ähnlicher Weise wie in Beispiel 1 unterworfen. Die verschiedenen Reaktionsbedingungen, einschließlich der Art und der Menge des Harzes, der Reaktionstemperatur und der Reaktionszeit, die im Hydrolyse-Schritt verwendet wurden, wurden geändert, wie in Tabelle 1a bis Tabelle 1b, die im folgenden angegeben wird, beschrieben sein wird.
Der Schritt eins bis vier wurde in einem jeden Beispiel wie unten beschrieben durchgeführt:

(1) Erster Schritt (der Hydrolyse-Schritt)

Kristalle von Kasugamycin-Hydrochlorid (10,0 g) wurden eingewogen und in einen Erlenmeyer-Kolben mit einer Kapazität von 500 ml gegeben und dann in 50 ml deionisiertem Wasser unter Erhitzen gelöst, um eine wässerige Lösung aus Kasugamycin-Hydrochlorid herzustellen. Das stark saure Ionenaustauschharz (wie in seiner H&spplus;-Form hergestellt) wurde, wie im folgenden in Tabelle 1a oder 1b angezeigt, weiter zum Kolben hinzugegeben und mit der wässerigen Lösung gemischt. Unter Atmosphärendruck oder unter einem erhöhtem Druck während der Kolben in einem Autoklaven plaziert war, wurde dann die Hydrolysereaktion von Kasugamycin chargenweise durchgeführt. Während der Reaktion wurde die Reaktionsmischung stillgehalten ohne Rühren. Daraufhin wurde die gesamte Reaktionsmischung auf Raumtemperatur abgekühlt und filtriert, um das stark saure Ionenaustauschharz und das Filtrat zu trennen. Das Harz wurde mit 50 ml deionisiertem Wasser gewaschen. Die wässerige Waschlösung und das Filtrat wurden zusammen vereinigt, um etwa 140 ml der sauren Reaktionslösung, die DCI enthielt, zu ergeben.

(2) Zweiter bis vierter Schritt

Nach Beendigung des Hydrolyseschrittes wurden alle Schritte für die Wiedergewinnung von DCI aus der in dem ersten Schritt erhaltenen Reaktionslösung, nämlich die Schritte zwei bis vier, einschließlich der Kristallisierung von DCI, ähnlich Beispiel 1, auf dem folgenden Weg a) bis c) durchgeführt.
(a) Die Säule aus einem stark sauren Ionenaustauschharz, die in dem zweiten Schritt verwendet wurde, war hergestellt worden durch Packen einer Säule (2 · 16 cm) mit 50 ml "Duolite"® C-20 (H&spplus;-Form). DCI enthaltende Fraktionen des Eluates, wie sie von dieser Harzsäule eluiert wurden, wurden mit 50 ml einer wässerigen Waschflüssigkeit vereinigt, die durch Waschen der Harzsäule mit Wasser erhalten wurde, wobei etwa 150 ml einer DCI enthaltenden sauren wässerigen Lösung erhalten wurden.
(b) Die Säule aus einem stark basischen Ionenaustauschharz, die in dem dritten Schritt verwendet wurde, war hergestellt worden durch Packen einer Säule (2 · 19 cm) mit 60 ml "Duolite"® A-113PLUS (OH&supmin;-Form). DCI enthaltende Fraktionen des Eluates, wie sie von dieser Harzsäule eluiert wurden, wurden mit 60 ml einer wässerigen Waschflüssigkeit vereinigt, die erhalten wurde durch Waschen der Harzsäule mit Wasser, wobei etwa 200 ml eines DCI enthaltenden neutralisierten wässerigen Eluats erhalten wurden.
(c) Im vierten Schritt wurden etwa 200 ml neutrales wässeriges Eluat, wie es im dritten Schritt erhalten wurde, auf ein Volumen von etwa 10 ml konzentriert und das Konzentrat auf etwa 70ºC erhitzt, gefolgt von Mischen mit 70 ml heißem Ethanol bei 70ºC. Man ließ die sich ergebende Mischung still bei Raumtemperatur für etwa 12 Stunden stehen, um zu erlauben, daß sich die DCI-Kristalle absetzten. Die solchermaßen ausgefallenen Kristalle wurden mittels Filtration gesammelt und dann getrocknet. Die Reinheit und Ausbeute des gesammelten DCIs wurden überprüft. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1a bis Tabelle 1b, wie im folgenden gezeigt, zusammengefaßt.

Beispiel 12

Dieses Beispiel veranschaulicht die Herstellung von DCI entsprechend dem Verfahren des vierten Aspekts der vorliegenden Erfindung, das durchgeführt wird unter Verwendung einer wässerigen Lösung eines rohen Kasugamycin-Hydrochlorids als Ausgangsmaterial.
Ein System des Reaktionsapparates, der verwendet wurde, um dieses Beispiel durchzuführen, wurde, wie schematisch in Fig. 1 der beigefügten Zeichnung veranschaulicht, konstruiert durch Verbinden einer Säule aus Aktivkohle für die vorläufige Reinigung des rohen Kasugamycins, einer Säule mit einem stark sauren Ionenaustauschharz (H&spplus;-Form) als der Kasugamycin-Hydrolysereaktor, einer Säule mit einem stark saurem Ionenaustauschharz (H&spplus;- Form) zum Reinigen der DCI enthaltenden Reaktionslösung und einer Säule mit einem stark basischen Ionenaustauschharz (OH&supmin;-Form) für die zusätzliche Reinigung der DCI-Lösung mittels Leitungen.

(1) Vorläufiger Reinigungsschritt für rohes Kasugamycin

Ein rohes, pulverförmiges, kommerzielles Produkt aus Kasugamycin-Hydrochlorid (mit einer Reinheit von 71%, 24 g) wurde in 120 ml deionisiertem Wasser unter Erhitzen gelöst. Auf diese Weise wurde eine wässerige Lösung des Kasugamycin-Hydrochlorids, das Verunreinigungen enthielt, hergestellt. Diese gesamte wässerige Lösung wurde auf die Spitze einer Säule (mit einem Innendurchmesser von 1,5 cm und einer Höhe von 14 cm) gegeben, die mit 25 ml Aktivkohle gepackt war und dann durch Betätigen einer Pumpe gezwungen, durch die Säule aus Aktivkohle zu strömen durch. Unmittelbar bevor die wässerige Lösung des Kasugamycin-Hydrochlorids nicht länger an der Oberfläche der Spitze der Säule aus Aktivkohle vorhanden verblieben war, wurden zusätzlich 120 ml deionisiertes Wasser auf die Spitze der Säule aus Aktivkohle gegeben. Man führte die wässerige Lösung mit einer Flußrate von etwa 6 ml pro Stunde durch die Säule aus Aktivkohle.

(2) Erster Schritt (der Hydrolyseschritt)

Als Ablauf, der aus dem Auslaß am Boden der Säule aus Aktivkohle strömte, wurde eine wässerige Lösung (pH 4) des vorläufig gereinigten Kasugamycin-Hydrochlorids erhalten. Diese wässerige Lösung wurde kontinuierlich in eine Säule eingeführt (mit einem Innendurchmesser von 2,5 cm und einer Höhe von 24,5 cm), die mit 120 ml eines stark sauren Ionenaustauschharzes ("Diaion"® SK116, H&spplus;-Form) gepackt war und die in einen auf 90ºC erhitzten Ofen gegeben war, so daß die wässerige Lösung nach oben durch die Harzsäule geführt wurde. Zu dieser Zeit wurde die Retentionszeit der durchströmenden Lösung, die in der Harzsäule verbleiben sollte, auf etwa 7 Stunden eingestellt.
In der wässerigen Lösung, die durch die Säule mit stark saurem Ionenaustauschharz lief, erfolgte die Hydrolyse von Kasugamycin, so daß DCI hergestellt wurde. Aus dem Auslaß der Harzsäule strömte die DCI enthaltende saure Reaktionslösung (pH 1,0) heraus.

(3) Zweiter Schritt (der Schritt zum Eliminieren der basischen Substanzen)

Die saure Reaktionslösung, wie sie im obigen ersten Schritt erhalten wurde, wurde in eine Säule eingeführt (mit einem Innendurchmesser von 2,4 cm und einer Höhe von 22 cm), die mit 100 ml eines stark sauren Ionenaustauschharzes gepackt war ("Duolite"® C-20, H&spplus;-Form), so daß die Reaktionslösung durch die Säule geführt wurde. Die DCI enthaltende saure wässerige Lösung floß aus der Harzsäule.

(4) Dritter Schritt (Neutralisierungsschritt)

Die DCI enthaltende saure wässerige Lösung, wie sie im obigen zweiten Schritt erhalten wurde, wurde in eine Säule eingeführt (mit einem Innendurchmesse von 2,4 cm und einer Höhe von 26,5 cm), die mit 120 ml eines stark basischen Ionenaustauschharzes ("Duolite"® A- 113PLUS, OH&supmin;-Form) gepackt war, so daß die wässerige Lösung durch die Säule geführt wurde. Das neutralisierte wässerige Eluat, das DCI enthält, wurde als der Säulenablauf aus einem Auslaß der "Duolite"® A-113PLUS-Säule erhalten.
Die für den vorläufigen Reinigungsschritt unter Verwendung der Aktivkohlensäule erforderliche Zeit, ebenso wie die Zeit für die Durchführungen der oben erwähnten Schritte eins bis drei betrug insgesamt 40 Stunden, einschließlich der Zeit, die man zum Waschen der Harzsäulen mit Wasser benötigt.

(5) Vierter Schritt (der Schritt zum Kristallisieren von DCI)

Nach Sammeln der DCI enthaltenden wässerigen Lösung, die im obigen dritten Schritt aus der "Duolite"® A-113PLUS-Säule floß, wurde diese Harzsäule mit Wasser gewaschen. Die erhaltene wässerige Waschflüssigkeit wurde mit der wässerige Lösung von DCI als der Säulenablauf vereinigt. Der Gehalt an DCI in der gemischten wässerigen Lösung, die solchermaßen vereinigt wurde, wurde mittels Hochleistungschromatographie gemessen und man stellte fest, daß er 6,8 g betrug (verglichen mit dem theoretischen Wert von 7,1 g) (mit einer Ausbeute von 95% und einer Reinheit von etwa 99%). Die gemischte Lösung wurde konzentriert und es wurde dann Ethanol zu der sich ergebenden konzentrierten Lösung hinzugegeben, um DCI zu kristallisieren, so daß 6,5 g an Kristallen von DCI (bei einer Ausbeute von 92% und einer Reinheit von 100%) geerntet wurden.

Beispiel 13

Das folgende Beispiel veranschaulicht ein Beispiel, bei dem die Herstellung von DCI durchgeführt wurde unter Verwendung einer wässerigen Lösung eines rohen Kasugamycins als Ausgangsmaterial, das Verunreinigungen enthält, gemäß dem Verfahren des vierten Aspekts der vorliegenden Erfindung. Das in diesem Beispiel verwendete rohe Kasugamycin war ein solches rohes Kasugamycin, welches erhalten worden war durch Kultivieren eines Kasugamycin-produzierenden Mikroorganismuses und Behandeln der sich ergebenden Kasugamycin enthaltenden Kulturbrühe durch die folgenden Schritte (A) in (B) betreffend Isolieren und vorläufiges Reinigen von Kasugamycin.

(A) Herstellen von rohem Kasugamycin aus der Kulturbrühe von Kasugamycinproduzierenden Mikroorganismen.

Streptomyces kasugaaensis, ein Kasugamycin-produzierender Mikroorganismus, wurde mittels eines herkömmlichen Verfahrens kultiviert, um eine Kasugamycin enthaltende Kulturbrühe herzustellen. Die Kulturbrühe wurde filtriert, um zwei Liter (im folgenden als "l" bezeichnet) des Kasugamycin enthaltenden Brühenfiltrats (mit einem Kasugamycingehalt von 9,8 mg/ml) zu sammeln. Dieses Brühenfiltrat wurde durch eine Säule mit einem Innendurchmesser von 5 cm und einer Höhe von 76,5 cm) geführt, die mit 1,5 l eines stark sauren Ionenaustauschharzes ("Duolite"® C-20, H&spplus;-Form) gepackt war, wobei Kasugamycin an das Harz adsorbiert wurde.
Als nächstes wurde dieses Harz mit 4,5 l deionisiertem Wasser gewaschen, gefolgt von Elution mit 4,5 l einer wässerigen 2 N NaOH-Lösung. Ein alkalisches wässeriges Eluat, das aus der Harzsäule kam, wurde in Fraktionen geerntet und die alkalischen, aktiven Fraktionen, die Kasugamycin enthielten, wurden geerntet. Die aktiven Fraktionen wurden vereinigt und die sich ergebende vereinigte Lösung wurde auf eine Säule (mit einen Innendurchmesser von 5 cm und einer Höhe von 76,5 cm) gegeben, die mit 1,5 l eines stark sauren Ionenaustauschharzes ("Diaion"® SK116, H&spplus;-Form) gepackt war, so daß die Lösung durch die Säule bei einer solchen Flußrate geführt wurde, während sie auf einen Maximalwert erhöht war. Hier konnte ein Großteil des in der vereinigten Lösung der aktiven Fraktionen enthaltenen Kasugamycins durch die Harzsäule fließen, ohne an das "Diaion"® SK116-Harz adsorbiert zu werden, wobei allerdings die alkalischen Substanzen an das Harz gebunden wurden. Die vereinigte Lösung der aktiven Fraktionen, die Kasugamycin enthielten, wurden dadurch neutralisiert. Von der "Diaion"® SK116-Säule wurde auf diese Weise eine neutralisierte wässerige Lösung von Kasugamycin als der Ablauf gesammelt.
Die neutralisierte wässerige Lösung von Kasugamycin wurde so in einem Volumen von 2.300 ml erhalten und dann mittels Rotationsverdampfer konzentriert, wobei 75 ml einer konzentrierten wässerigen Lösung erhalten wurden, die Kasugamycin in einer Konzentration von 200 mg/ml enthielt und die einen pH von etwa 7 aufwies. Dabei wurde gefunden, daß, wenn man diese konzentrierte wässerige Lösung aus Kasugamycin verdampft, der resultierende feste Rest aus 25,0 g Kasugamycin mit einer Reinheit von 60% besteht.

(B) Vorläufige Reinigung des rohen Kasugamycins

In ähnlicher Weise wie in Beispiel 12 wurden 75 ml der konzentrierten wässerigen Lösung von Kasugamycin (pH: etwa 7), wie im Schritt (A) oben erhalten, in die Säule aus Aktivkohle eingeführt, wie sie im vorläufigen Reinigungsschritt von Beispiel 12 verwendet wurde, und durch die Aktivkohle-Säule mit einer Flußrate von etwa 6 ml pro Stunde geführt.

(C) Herstellung und Reinigung von DCI

Die wässerige Lösung von Kasugamycin, die vorläufig und teilweise durch die Säule aus Aktivkohle im vorhergehenden Schritt (B) oben gereinigt worden ist, aber noch Mengen an Verunreinigungen enthielt, wurde gesammelt und dann kontinuierlich in eine Säule gegeben, die mit einem stark sauren Ionenaustauschharz ("Diaion"® SK116, H&spplus;-Form) gepackt war und als der Hydrolysereaktor arbeitete, die dieselbe war, wie die im ersten Schritt von Beispiel 12 verwendete. Ähnlich dem ersten Schritt von Beispiel 12 wurde die Temperatur der durch die Harzsäule fließenden Lösung auf 90ºC erhitzt, während die Lösung mit einer Verweilzeit von etwa 7 Stunden durchgeführt wurde. Die sich ergebende saure Reaktionslösung (pH: 1,4) floß aus der "Diaion"® SK116-Säule und diese Lösung enthielt DCI, wie es durch die Hydrolyse von Kasugamycin hergestellt wurde.
Die oben erwähnte saure Reaktionslösung wurde in eine Säule "Duolite® C-20 (H&spplus;-Form) eingeführt und in ähnlicher Weise behandelt, wie im zweiten Schritt von Beispiel 12. Der Ablauf aus dieser "Duolite"® C-20-Säule wurde in eine Säule aus "Duolite"® A-113PLUS (OH&supmin;-Form) eingeführt und dort behandelt in ähnlicher Weise wie beim dritten Schritt von Beispiel 12.
Die sich ergebende neutralisierte wässerige DCI-Lösung wurde oben als der Ablauf von der Säule aus "Duolite"® A-113PLUS (OH&supmin;-Form) erhalten und diese DCI-Lösung wurde in einer gleichen Weise wie im vierten Schritt von Beispiel 12 behandelt, um 6,7 g DCI zu ergeben (mit einer Reinheit von etwa 99% und einer Ausbeute von 93%). Dieses rohe aber kristalline DCI-Produkt wurde dann durch Verfahrensweisen erneut kristallisiert, die die gleichen wie oben beschrieben waren, um 6,5 g farblose Kristalle von DCI (bei einer Ausbeute von 92% und einer Reinheit von 100%) zu ergeben.

Beispiel 14

Dieses Beispiel zeigt, daß, selbst wenn der Schritt für die vorläufige Reinigung von rohem Kasugamycin durch die Säule aus Aktivkohle, wie in Beispiel 12 gezeigt, weggelassen wird, aber solange Kasugamycin, welches zuvor zu höher Reinheit gereinigt wurde, als Ausgangsmaterial verwendet wurde, es machbar ist, DCI mit hoher Reinheit bei hoher Ausbeute herzustellen, wenn das Verfahren des vierten Aspektes der vorliegenden Erfindung so durchgeführt wird, daß das hochreine Kasugamycin direkt der Hydrolyse-Reaktion in der gleichen Art und Weise unterworfen wird, wie im ersten Schritt von Beispiel 12 und die sich ergebende saure Reaktionslösung dann Nachbehandlungen unterzogen wird, die identisch sind mit jenen im zweiten bis dritten Schritt von Beispiel 12 durchgeführten.

(A) Herstellen von Kasugamycin mit hoher Reinheit

Kristalle (18 g) von Kasugamycin-Hydrochlorid wurden in 700 ml deionisiertem Wasser gelöst und die sich ergebende wässerige Lösung wurde durch eine 600 ml-Säule (mit einem Innendurchmesser von 5 cm und einer Höhe von 30 cm) eines stark sauren Ionenaustauschharzes ("Duolite"® C-20, H&spplus;-Form) geführt, so daß man das in der wässerigen Lösung vorhandene Kasugamycin an das Harz adsorbieren ließ. Nach Waschen der Harzsäule mit 1,8 l deionisiertem Wasser wurde die Säule mit 2,4 l 2% wässerigem Ammoniak eluiert und ein Kasugamycin enthaltendes Eluat wurde von der Säule gesammelt. In diesem Fall wurde das Eluat in 100 ml Fraktionen gesammelt. Das Kasugamycin begann in geringer Menge in der Fraktion Nr. 10 eluiert zu werden und wurde in nachfolgenden Fraktionen stark eluiert. Die Kasugamycin enthaltenden Eluat-Fraktionen wurden gesammelt und lyophilisiert, wobei 15 g hochreines Kasugamycin (mit einer Reinheit von 98%) erhalten wurden.

(B) Herstellung von DCI aus dem hochreinen Kasugamycin und Reinigung von DCI

Das hochreine Kasugamycin, wie es im obigen Schritt (A) erhalten wurde, wurde in deionisiertem Wasser gelöst, um etwa 70 ml einer wässerigen Lösung aus Kasugamycin herzustellen, die Kasugamycin in einer Konzentration von etwa 200 mg/ml enthielt, die aber im wesentlichen vollständig frei von Verunreinigungen war.
Die obige wässerige Lösung von Kasugamycin wurde kontinuierlich bei einer Temperatur der Lösung von 90ºC direkt in eine Säule gegeben, die mit einem stark sauren Ionenaustauschharz ("Diaion"® SK116, H&spplus;-Form) gepackt war, und wobei die Harzsäule die gleiche war wie jene, die im ersten Schritt von Beispiel 12 verwendet wurde. Danach wurde in ähnlicher Weise wie im ersten Schritt von Beispiel 12 die wässerige Kasugamycin-Lösung bei einer Reaktionstemperatur von 90ºC und einer Flußrate von 6 ml/Stunde durch die Harzsäule geführt, wobei die Verweilzeit der Lösung in der Säule so kontrolliert wurde, daß sie etwa 7 Stunden betrug, wobei die Hydrolysereaktion von Kasugamycin durchgeführt wurde.
Die saure Reaktionslösung (pH 1,4), die man aus der "Diaion"® SK116-Säule fließen ließ, enthielt solchermaßen produziertes DCI.
Diese saure Reaktionslösung wurde dann in derselben Weise erhitzt wie in den Verfahrensweisen des zweiten, dritten und vierten Schrittes von Beispiel 12, um 6,7 g DCI mit hoher Reinheit (mit einer Ausbeute von 97% und einer Reinheit von 100%) zu liefern.

Beispiel 15

Dieses Beispiel veranschaulicht die Herstellung von DCI durch das Verfahren gemäß dem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung.

(1) Erster Schritt

20 g Kasugamycin-Hydrochlorid wurden ausgewogen und in einen eierfruchtförmigen Kolben mit einer Kapazität von 500 ml gegeben, gefolgt von Hinzufügen von 100 ml Wasser dazu, um eine wässerige Lösung von Kasugamycin-Hydrochlorid herzustellen. Dieser wässerigen Lösung wurden 150 ml eines stark sauren Ionenaustauschharzes ("Diaion"® SK116, H&spplus;- Form) hinzugefügt, gefolgt von starkem Mischen. Die ganze erhaltene Mischung wurde über einem Ölbad unter einem Atmosphärendruck bei 95ºC für 12 Stunden erhitzt, so daß die Hydrolysereaktion von Kasugamycin bewirkt wurde.
Die ganze solchermaßen erhaltene Reaktionsmischung wurde abgekühlt und dann filtriert, um das stark saure Ionenaustauschharz zu entfernen und die DCI enthaltende saure Reaktionslösung zu erhalten. Das Harz, welches abfiltriert worden war, wurde mit 150 ml Wasser gewaschen, um die wässerige Waschflüssigkeit zu ergeben.

(2) Zweiter Schritt (der Schritt zum Beseitigen basischer Substanzen)

Die wässerige Waschflüssigkeit und die obige saure Reaktionslösung wurden miteinander vereinigt. Etwa 250 ml der resultierenden sauren Reaktionslösung wurden auf eine Säule gegeben (mit einem Innendurchmesser von 2,4 cm und einer Höhe von 22 cm), die mit einem stark sauren Ionenaustauschharz ("Duolite"® C-20, H&spplus;-Form, 100 ml) gepackt war, und durch die Harzsäule geführt. Nachdem die Reaktionslösung als Ablauf aus der Harzsäule geflossen war, wurde die Harzsäule mit 100 ml deionisiertem Wasser gewaschen. Die erhaltene wässerige Waschflüssigkeit wurde mit dem wässerigen Ablauf vereinigt, der aus der Harzsäule herausgeflossen war, um 350 ml einer sauren wässerigen DCI enthaltenden Lösung zu ergeben.

(3) Dritter Schritt (Neutralisierungsschritt)

Die obige saure wässerige Lösung wurde auf die Spitze einer Säule aufgegeben (mit einem Innendurchmesser von 3,0 cm und einer Höhe von 21 cm), die mit stark basischem Ionenaustauschharz ("Duolite"® A-113PLUS, OH&supmin;-Form, 150 ml) gepackt war, und durch die Harzsäule geführt. Die erste 100 ml Fraktion des Eluates von der Säule wurde verworfen, aber die nächsten Fraktionen von etwa 250 ml des Eluats wurden gesammelt. Weiterhin wurde die Harzsäule mit 150 ml deionisiertem Wasser gewaschen. Etwa 150 ml der erhaltenen wässerigen Waschflüssigkeit wurden vereinigt mit den kurz zuvor gesammelten Fraktionen des Eluates von der Säule, um etwa 400 ml neutrale wässerige DCI enthaltende Lösung zu erhalten.

(4) Vierter Schritt (der Schritt zum Kristallisieren von DCI)

Etwa 400 ml der neutralen wässerigen Lösung, wie im obigen dritten Schritt erhalten, wurden konzentriert, um etwa 40 ml in einem Rotationsverdampfer zu ergeben und die konzentrierte Lösung wurde auf etwa 70ºC erhitzt. Zu der konzentrierten Lösung wurden unter Rühren 360 ml Ethanol hinzugegeben, der auf 70ºC erhitzt worden war. Die sich ergebende flüssige Mischung ließ man bei Raumtemperatur für 12 Stunden stehen, so daß Kristallisieren von DCI bewirkt wurde. Nachdem Kristalle ausgefallen waren, wurden 7,5 g DCI-Kristalle durch Filtration (bei einer Ausbeute von 90% und Reinheit von 100%) erhalten.

Beispiel 16

Eine wässerige Lösung aus 20 g Kasugamycin-Hydrochlorid in 100 ml Wasser wurde in einen 300 ml Glaskolben zur Verwendung in einem Autoklaven gegeben. Zu dieser wässerigen Lösung wurden 150 ml Partikel eines stark sauren Ionenaustauschharzes ("Diaion"® SK116, H&spplus;-Form) gegeben, gefolgt von gründlichem Mischen. Die solchermaßen erhaltene Mischung wurde in den Autoklaven gegeben, indem der die Mischung enthaltende Kolben dorthin eingebracht wurde. Bei einem erhöhten Druck von 1,2 kg/cm² (Meßgerät) wurde die Mischung auf 120ºC für 3 Stunden erhitzt, so daß Kasugamycin hydrolisiert wurde. Die nachfolgenden Verfahrensweisen für die Behandlung der so aus der Hydrolyse-Reaktion von Kasugamycin erhaltenen Reaktionslösung wurden in ähnlicher Weise wie bei Beispiel 15 durchgeführt, wobei 7,8 g DCI-Kristalle erhalten wurden (bei einer Ausbeute von 94% und Reinheit von 100%).

Beispiel 17

Eine aus Glas hergestellte Säule (mit einem Innendurchmesser von 30 mm und einer Höhe von 310 mm), die man mit 150 ml eines stark sauren Ionenaustauschharzes ("Diaion"® SK116, H&spplus;-Form) gepackt hatte, wurde in einen geheizten Ofen gegeben, der bei 95ºC geregelt wurde. Eine wässerige Lösung von 20 g Kasugamycin-Hydrochlorid in 100 ml Wasser wurde kontinuierlich in die Harzsäule gegeben und mit einer solchen Flußrate durchgeführt, daß die Lösung in etwa 12 Stunden durch die Harzsäule laufen konnte. Das Kasugamycin wurde in der wässerigen Lösung hydrolysiert, während die wässerige Lösung durch die Harzsäule floß.
Der wässerige Ablauf, der aus der Harzsäule floß, wurde gesammelt, gefolgt von Waschen der Harzsäule mit Wasser. Der Ablauf wurde vereinigt mit der wässerigen Waschflüssigkeit, so daß 250 ml einer flüssigen Mischung erhalten wurden. Verfahrensweisen für die Nachbehandlungen der flüssigen Mischung wurden durchgeführt, wie in Beispiel 15, wobei 7,8 g DCI-Kristalle erhalten wurden (bei einer Ausbeute von 94% und einer Reinheit von 100%).
Die oben beschriebenen experimentellen Ergebnisse der Beispiele 1 bis 17 werden in Tabelle 1a bis Tabelle 1b, die im folgenden angeführt werden, zusammengefaßt. Zusätzlich sind in Tabelle 1a bis 1b auch experimentelle Ergebnisse von Vergleichsbeispielen 1 bis 4 gezeigt, die im folgenden beschrieben werden.

Vergleichsbeispiel I

Dieses Beispiel veranschaulicht ein Experiment, bei dem gemäß dem Verfahren, wie in US- Patent Nr. 5,091,596 offenbart, die Hydrolyse von Kasugamycin mittels Salzsäure durchgeführt wurde, gefolgt von der Reinigung des so hergestellten DCI.
(1) Zu 10,0 g Kasugamycin-Hydrochlorid-Kristallen (mit einer Reinheit von 99%) wurden 31 ml 5 N Salzsäure hinzugefügt, gefolgt von Durchführen der Hydrolyse unter Atmosphärendruck bei 90ºC für 8 Stunden, und es wurde festgestellt, daß die Ausbeute an in der Reaktionslösung enthaltenem DCI 89% entsprach. Diese Reaktionslösung wurde Silika-Gel-TLC in der gleichen Art und Weise wie in Beispiel 1 unterworfen, um die Anwesenheit von Nebenprodukten zu bestimmen, die in der Reaktionslösung enthalten waren. Punkte, die die Anwesenheit großer Mengen an Nebenprodukten anzeigten, wurden nahe Rf = 0,58 beobachtet. Zusätzlich wurden auch Punkte, die die Anwesenheit großer Mengen an Nebenprodukten, die von DCI verschieden waren, nahe Rf = 0,39 durch die Farbentwicklung mit Ninhydrin und Joddampf beobachtet.
(2) Nach der Hydrolyse-Reaktion von Kasugamycin wurde die sich ergebende Reaktionslösung zweifach mit destilliertem Wasser auf ein Flüssigvolumen von etwa 70 ml verdünnt.
Diese verdünnte aber noch immer stark saure Reaktionslösung wurde auf eine Säule (250 ml, 3 · 35 cm) gegeben, die "Amberlite"® IR410 (OH&supmin;-Form) enthielt, und man lies sie durch die Harzsäule laufen. Die Harzsäule wurde dann mit 500 ml destilliertem Wasser gewaschen. Die Wasserstoffionen-Konzentration der DCI enthaltenden Fraktionen (Volumen: 440 ml, getönt durch eine dunkelgelbe Farbe) des Eluats, das aus der Harzsäule floß, wurde mittels TB- Papier untersucht. Der Farbton des TB-Papiers änderte sich in eine dunkelblaue Farbe und zeigt dadurch an, daß die wässerige Lösung der DCI enthaltenen Fraktionen stark alkalisch war.
(3) Die obige wässerige Lösung der DCI enthaltenden Fraktionen wurde als nächstes auf eine Säule (250 ml, 3 · 35 cm) gegeben, die ein stark saures Ionenaustauschharz ("Amberlite"® IR120B, H&spplus;-Form) enthielt, und man lies sie durch die Harzsäule fließen. Die Harzsäule wurden danach mit 500 ml destilliertem Wasser gewaschen. Die DCI enthaltende Fraktion (Volumen: 500 ml, als eine farblose und klare Lösung) des Eluates, das aus der Harzsäule floß, wurde mittels TB-Papier kontrolliert. Der Farbton des TB-Papiers blieb unverändert und zeigte dadurch eine schwache Acidität der DCI enthaltenden Fraktionen des wässerigen Eluats an. Aktivkohle (0,76 g) wurde als nächstes zu den DCI enthaltenden Fraktionen des wässerigen Eluates gegeben, gefolgt von Rühren bei 5ºC für 2 Stunden. Die sich ergebende Gesamtmischung wurde durch ein Filterpapier filtriert, um die Aktivkohle zu entfernen und das Filtrat zu ergeben. Die abgetrennte Aktivkohle wurde dann mit deionisiertem Wasser gewaschen. Das Filtrat wurde mit der wässerigen Waschflüssigkeit von der Aktivkohle gemischt, um 520 ml einer flüssigen Mischung zu ergeben. Diese flüssige Mischung wurde konzentriert bis zur Trockne, um 3,9 g rohe Kristalle von DCI zu ergeben (mit einer Reinheit von etwa 92%).
(4) Als nächstes wurden 10 ml destilliertes Wasser zu 3,9 g der wie oben erhaltenen rohen DCI-Kristalle zugegeben, gefolgt von Erhitzen auf etwa 70ºC. Die sich ergebende Lösung wurde mit 70 ml Ethanol vermischt, der auf etwa 70ºC erhitzt worden war, und die solchermaßen erhaltene Mischung wurde gerührt. Man erlaubte der sich ergebenden flüssigen Mischung, bei Raumtemperatur für etwa 12 Stunden ruhig zu stehen, so daß man DCI-Kristalle zum Ausfallen brachte. Die DCI-Kristalle wurden durch Filtration gesammelt und dann getrocknet, um 3,4 g Kristalle von DCI (bei einer Ausbeute von 82% und Reinheit von 100%) zu ergeben. Die Reinheit dieses DCI-Produktes wurde mittels Flüssigchromatographie analysiert.

Vergleichsbeispiel 2

Nach dem in US-Patent Nr. 5,091,596 offenbarten Verfahren wurde die Hydrolyse von Kasugamycin mit 5 N Salzsäure durchgeführt.
So wurden 22 g Kasugamycin-Hydrochlorid in 110 ml 5 N Salzsäure gelöst. Die Lösung (pH- Wert < 0,2), die solchermaßen erhalten wurde, wurde der Hydrolyse-Reaktion bei 90ºC für 8 Stunden ausgesetzt. Die resultierende Reaktionslösung wurde dann mit 170 ml Wasser verdünnt.
Die Acidität der solchermaßen verdünnten wässerigen Lösung wurde neutralisiert und, um das nicht umgesetzte verbleibende Kasugamycin und die Verunreinigungen zu entfernen, die verdünnte Lösung auf eine Säule aufgetragen, die 300 g einer Mischung aus einem stark sauren Ionenaustauschharz ("Amberlite"® IR120B, H&spplus;-Form) und einem stark basischen Ionenaustauschharz "Amberlite"® IR410 (OH&supmin;-Form) enthielt. Ein neutraler Ablauf floß aus der Mischharzsäule und wurde gesammelt, gefolgt von Waschen der Harzsäule mit Wasser. Die wässerige Waschflüssigkeit und der Säulenablauf wurden miteinander vereinigt, um 850 ml einer flüssigen Mischung zu ergeben. Diese flüssige Mischung wurde entfärbt durch Behandeln mit 1,7 g Aktivkohle für 2 Stunden bei 5ºC. Danach wurde die solchermaßen behandelte flüssige Mischung bis zur Trockne konzentriert, um 7,6 g Rohpulver von DCI zu ergeben (bei einer Ausbeute von 81,5%).
Eine Reinigung dieses rohen Pulvers von DCI wurde dann durchgeführt, wie in Beispiel 1 oben, wobei 7,2 g DCI-Kristalle erhalten wurden (bei einer Ausbeute von 79% und einer Reinheit von 100%).

Vergleichsbeispiel 3

Die Verfahrensweisen von Vergleichsbeispiel 2 oben wurden wiederholt unter Verwendung von 0,1 N Salzsäure anstelle von 5 N Salzsäure beim Hydrolyse-Schritt von Kasugamycin. Die Reaktionslösung wurde erhalten, nachdem die Reaktion bei 90ºC für 8 Stunden durchgeführt worden war. Die Reaktionslösung zeigte einen pH-Wert von 1,78. Die Analyse der Re aktionslösung mittels Flüssigchromatographie zeigte an, daß in der Reaktionslösung kein DCI hergestellt worden war.

Vergleichsbeispiel 4

Die Verfahrensweisen von Vergleichsbeispiel 2 oben wurden wiederholt unter Verwendung von 1 N Salzsäure im Hydrolyseschritt von Kasugamycin anstelle von 5 N Salzsäure. Die Reaktionslösung, die aus der Hydrolyse erhalten wurde, zeigte einen pH-Wert von 0,87. Die Ausbeute an in der Reaktionslösung gebildetem DCI betrug 34,4% (wie gemessen durch eine Analyse mittels Flüssigchromatographie). Tabelle 1a Tabelle 1b

In Tabelle 1a und 1b, wie oben gezeigt,

(i) *: Die Markierung (*) zeigt die Verwendung von Kasugamycin an, während das Fehlen der Markierung (*) die Verwendung von Kasugamycin-Hydrochlorid in allen Fällen anzeigt.
(ii)**: Unter der Spalte für die "Art des Harzes" steht "A" für "Diaion" SK116 und "B" für "Duolite"CC204F.
(iii) Unter der Spalte für die "Reaktionsverfahrensweisen" zeigt "BR" an, daß die Hydrolyse in einem Reaktor durchgeführt wurde, der chargenweise betrieben werden konnte, und bedeutet "RC", daß die Hydrolyse durchgeführt wurde durch Einführen einer wässerigen Lösung des Ausgangsmaterials in eine Harzsäule und dann Durchführen der Lösung durch die Harzsäule.
(iv)***: Unter der Spalte für die "Ausbeute an DCI in der Reaktionslösung" zeigt die Ausbeute an DCI die Werte der Ausbeute an, wie gemessen durch eine Analyse mittels Hochleistungsflüssigchromatographie.
(v) ****: Unter dem Begriff "Menge an benötigtem Harz" wird die Gesamtheit der Mengen des stark sauren Ionenaustauschharzes und des stark basischen Ionenaustauschharzes verstanden, die für den Reinigungsschritt von DCI verwendet wurden.
(vi) Hinsichtlich der Vergleichsbeispiel 1 und 2 zeigt der Begriff "Menge an benötigten Harzen" unter der Spalte für "Reinigungsschritt" die Gesamtheit der Mengen des stark sauren Ionenaustauschharzes und des stark basischen Ionenaustauschharzes an, die beide benötigt werden für die Behandlungen der Reaktionslösung, die aus dem Schritt der Hydrolyse von Kasugamycin mit Salzsäure entsprechend dem Verfahren nach dem Stand der Technik des vorerwähnten US-Patentes erhalten wurde.
Als Verfahren für die Herstellung von DCI, das im kommerziellen Maßstab durchgeführt wird, sind die Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung verglichen mit dem Verfahren nach dem Stand der Technik, welches Hydrolyse von Kasugamycin mit einer wässerigen Lösung einer starken Säure umfaßt, sehr vorteilhaft hinsichtlich der unten erwähnten Punkte.
(1) Entsprechend den Verfahren der vorliegenden Erfindung kann DCI mit hoher Reinheit bei einer hohen Ausbeute durch einfache Verfahrensweisen unter milden Reaktionsbedingungen erhalten werden, ohne daß Nebenreaktionen beteiligt wären.
Genau beschrieben umfassen die Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung Durchführen der Hydrolyse von Kasugamycin mit stark saurem Ionenaustauschharz, aber ohne auf dem Verfahren nach dem Stand der Technik zu beruhen, der eine flüssige Säure verwendet. Die Verwendung des stark sauren Ionenaustauschharzes erlaubt es, die Ausbeute an in der aus der Hydrolyse erhaltenen Reaktionslösung enthaltenem DCI auf 90% oder mehr der theoretischen Ausbeute von DCI zu erhöhen. Dies ist außergewöhnlich vorteilhaft verglichen mit der Tatsache, daß die Ausbeute an DCI im Hydrolyseschritt, wie sie gemäß dem Verfahren dem Stand der nach Technik erhalten wird, normalerweise im Bereich von 80% liegt. Entsprechend den Verfahren der vorliegenden Erfindung bleibt die DCI-Ausbeute auf einem hohen Niveau, das im Hydrolyseschritt erreicht wird, bis zur Endstufe der Gewinnung von DCI, konsequenter Weise mit der Gewährleistung, daß DCI mit einer Reinheit von 100% immer mit einer Ausbeute von wesentlich mehr als 90% erhalten wird. Darüber hinaus sollen die Verfahren der vorliegenden Erfindung die Hydrolyse von Kasugamycin durchführen unter Verwendung eines stark sauren Ionenaustauschharzes, wobei es möglich ist, die Mengen an Harz zu sparen und die in den Reinigungsschritten von DCI, die nach dem Hydrolyseschritt vorgenommen werden, erforderlichen Mengen an Harz auf ein Volumen von so wenig wie etwa das 1/5- bis 2/5-fache weniger als das Volumen des Harzes, welches im Verfahren nach dem Stand der Technik erforderlich war, zu verringern. Weiterhin kann die Menge der wässerigen Lösung von DCI, die konzentriert werden muß, um Kristallisation von DCI zu bewirken, so gering sein wie etwa das 2/S- bis 3/5-fache an Volumen weniger als das Volumen, das bei den Verfahren nach dem Stand der Technik erforderlich ist und somit werden nur eine kleinere Vorrichtung für den Konzentrierungsschritt und eine kürze Zeit für den Konzentrierungsschritt benötigt.
(2) Wenn die Hydrolyse-Reaktion von Kasugamycin bei erhöhter Temperatur und bei erhöhtem Druck durchgeführt wird, die durch die vorliegende Erfindung nutzbar wurden, kann die Reaktionszeit auf etwa das 1/4-fache verglichen mit solchen Verfahren verkürzt werden, wo die Reaktion unter Atmosphärendruck durchgeführt wird.
(3) Das stark saure oder basische Ionenaustauschharz, wie im Hydrolyseschritt oder den nachfolgenden Schritt des Verfahrens der vorliegenden Erfindung verwendet, können erneut verwendet werden durch ihre Regeneration mit einer wässerigen Lösung eines Alkali oder einer Säure.
(4) Die Menge der Säure oder des Alkali, die nach Regeneration des stark sauren oder basischen Ionenaustauschharzes, wie es in der Hydrolysereaktion oder den nachfolgenden Schritten verwendet wird, kann auf etwa das ein-drittel-fache weniger verringert werden als die Menge der Säure oder des Alkali, die in dem Stand der Technik-Verfahren des US-Patentes, auf das oben Bezug genommen wurde, verwendet wurde. Weiterhin können die für die Regenerierungsbehandlungen der Harze erforderlichen Vorrichtungen hinsichtlich ihrer Größe verringert werden und die für die Behandlung des sich ergebenden Abwassers und dergleichen erforderliche Arbeit kann auch wesentlich verringert werden.

Industrielle Anwendbarkeit

Wie oben beschrieben sind die Verfahren entsprechend der vorliegenden Erfindung in der Lage, die Herstellung von D-chiro-Inositol zu erreichen durch Durchführung der Hydrolyse von Kasugamycin in einer einfachen Art und Weise unter milden Reaktionsbedingungen und bei einer hohen Reaktionsrate unter Verwendung eines stark sauren Ionenaustauschharzes (H&spplus;-Form). Die Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung machen es möglich, D-chiro- Inositol mit hoher Reinheit und hoher Ausbeute herzustellen und können kommerziell, verbunden mit vielen Vorteilen durchgeführt werden.

Claims

1. Verfahren zur Herstellung von D-chiro-Inositol, dadurch gekennzeichnet, daß das Verfahren das Mischen einer wäßrigen Lösung von Kasugamycin oder einem Salz davon mit Partikeln eines stark sauren Ionenaustauschharzes der H&spplus;-Form, das Erhitzen des erhaltenen Gemisches unter Atmosphärendruck oder erhöhtem Druck, um die Hydrolyse von Kasugamycin zu bewirken, und, nach Beendigung der Umsetzung, das Abtrennen der erhaltenen sauren Reaktionslösung, die das so hergestellte D-chiro-Inositol enthält, vom stark sauren Ionenaustauschharz, so daß die D-chiro-Inositol enthaltende saure Reaktionslösung erhalten wird, und anschließend das Gewinnen von D-chiro-Inositol aus der sauren Reaktionslösung umfaßt.

2. Verfahren zur Herstellung von D-chiro-Inositol, dadurch gekennzeichnet, daß das Verfahren das kontinuierliche Einleiten einer wäßrigen Lösung von Kasugamycin oder einem Salz davon in eine Säule, die mit einem stark sauren Ionenaustauschharz der H&spplus;-Form gefüllt ist, das Erhitzen der wäßrigen Lösung von Kasugamycin und des Harzes in der Säule unter Atmosphärendruck oder erhöhtem Druck, um die Hydrolyse von Kasugamycin zu bewirken, das Abfließenlassen der erhaltenen sauren Reaktionslösung, die das so hergestellte D-chiro-Inositol enthält, aus der Harzsäule und das Gewinnen von D-chiro-Inositol aus der sauren Reaktionslösung umfaßt.

3. Verfahren zur Herstellung von D-chiro-Inositol nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die erhaltene saure Reaktionslösung, die D-chiro-Inositol enthält, in einem zweiten Schritt durch eine Säule geleitet wird, die mit einem stark sauren Ionenaustauschharz der H&spplus;-Form gefüllt ist, um die in der Reaktionslösung enthaltenen basischen Verunreinigungen zu entfernen und auch, wenn noch nicht umgesetztes Kasugamycin darin verbleibt, um das nicht umgesetzte Kasugamycin aus der Reaktionslösung zu ent fernen, wodurch eine saure wäßrige Lösung erhalten wird, die D-chiro-Inositol enthält, wobei die erhaltene saure wäßrige Lösung in einem dritten Schritt durch eine mit einem stark basischen Ionenaustauschharz der OH&supmin;-Form gefüllte Säule geleitet wird, so daß ein neutralisiertes wäßriges Eluat erhalten wird, das D-chiro-Inositol enthält, und das Eluat in einem vierten Schritt eingeengt wird und D-chiro-Inositol- Kristalle mit hoher Reinheit aus der erhaltenen eingeengten Lösung gefällt werden.