190784. lajstromszámú szabadalom • Eljárás szteroid-vegyületek mikrobiológiai átalakításának intenzifikálására
1 190 784 2 A találmány tárgya eljárás szteroidok mikrobiológiai átalakításának intenziílkálására ciklodextrin adalékanyag alkalmazásával. Szteroidvegyületek előállítása során gyakran előfordul, hogy a többlépéses szintézis egyik lépését valamilyen mikroorganizmus specifikus funkciójának felhasználásával oldják meg. A mikroorganizmus-sejteket, az abból kivont enzimeket, esetleg a rögzített sejteket vagy a rögzített enzimeket felhasználó biokonverziós folyamatok vizes közegben mennek végbe. Ez biztositja az enzimes reakció lezajlását, ugyanakkor a szerves oldószerben lefolytatott kémiai reakcióhoz képest hátrányos körülményt jelent a szteroidok rossz vízoldhatósága miatt. Számos szteroidvegyület vízoldhatósági értéke alacsony, vagyis alatta marad annak a koncentrációnak, amely mellett a biokonverziós folyamatok még gazdaságosan kivitelezhetŐk. Az ismert eljárásokban általában a szubsztrát illetve a termék szteroid bizonyos részaránya a reakció folyamán szilárd alakban van jelen. A szubsztrát beoldódása a szilárd fázisból ilyenkor a reakciósebességet meghatározó tényező lehet, heterogén szemcseméret esetén a beoldódás sebessége a be nem oldódott szemcsék átlagos méretének növekedésével egyre romlik. Előfordulhat, hogy beoldódási problémák miatt a reakció jóval a megkívánt átalakulási hatásfok elérése előtt leáll. Több eljárás vált ismeretessé a szubsztrát-szteroid vízoldhatóságának vagy beoldódási sebességének növelésére. Az 1 211 356. számú angol szabadalmi leírás szerint egyenletes és apró szubsztrát biztosítására a reakcióba bevitt szteroidot előzetesen mechanikusan diszpergáljuk. A 4 124 607. számú amerikai egyesült államokbeli szabadalmi leírás szerint a finom szemcseméretű szubsztrátot külön műveletben állítják elő, oly módon, hogy szerves oldószerben készült szteroidoldatot vízben emulgeálnak, majd az oldó közeget lepárolják. Több eljárásban a szteroidot szerves oldószerben feloldják, a biokonverziós folyamatba továbbítják, ahol közvetlenül történik meg a megfelelő kiválás. A 149 678. számú magyar szabadalom szerint ilyen esetben gondoskodnak arról, hogy a bevitt szerves oldószer a biokonverziós folyamatot ne zavarja. Az 1 083 204. számú brit szabadalmi leírás szerint az átalakító közegben a szteroid szubsztrát oldhatósági értékét szerves oldószerrel, főként dimetilszulfoxiddal növelik, amelyet már a beadagolásnál vagy a beadagolás után alkalmaznak. Más megoldás szerint a szubsztrát szteroid vízoldhatóságának növelésére vízzel nem elegyedő oldószert alkalmaznak, ilyen esetben a képződő emulzió nagy határfelülete biztosítja a gyors anyagátadást (vő. Biotechn. Bioeng. 21. 39, 1979). A gyógyszeripari gyakorlatban gyakran használnak szolubilizáló szereket, amelyeket a 153 173. számú magyar szabadalmi leírás szerint a rendszerhez adagolnak. Az ismert megoldások csökkentik ugyan a szteroid szubsztrátok gyenge vízoldhatósága miatti hátrányokat, ugyanakkor kedvezőtlen hatást gyakorolhatnak más formában a rendszerre, vagy gazdaságtalanok. Ha például a szubsztrátot mikrokristályos formában állítják elő, akkor ez a technológiai sorban többletműveletet jelent és anyagveszteségeket is okoz. A szteroidok vízoldhatóságát jelentősen növelő oldószer-koncentráció más megfigyelések szerint hosszabb idő alatt káros a mikroorganizmusra (Steroids, 12, 525, 1968). Szolubilizáló szerek alkalmazása esetén a gyakorlati tapasztalat szerint fokozódik a habzás, ez pedig a biokonverziós rendszer megfelelő levegőztetését megnehezíti. A találmány célkitűzése olyan eljárás kidolgozása, amely egyrészt lehetővé teszi a fenti - technika állását képező - eljárások hátrányainak csökkentését, ugyanakkor biztosítja a szteroidok mikrobiológiai átalakításánál a reakció intenzifikálását. Felismertük, hogy a ciklodextrinek előnyösen alkalmazhatók biokonverziós rendszerekben a szteroidmolekulák vízoldhatóságának növelésére, szilárd maradék esetében a beoldódási sebesség növelésére, ezzel a biokonverziós reakció sebességének lényeges emelésére, továbbá adott rendszerben a további reakciót akadályozó termékgátlás kiküszöbölésére, észter-hidrolízis esetében katalitikus hatás kifejtésére, bizonyos esetben a szteroidmolekula egyes térbeli csoportjainak fedésével adott reakciók visszaszorítására. Két vagy több funkcióval rendelkező mikroorganizmusok esetében a szelektív hatások előnyösen alkalmazhatók a reakciótermékek arányának befolyásolására. A szteroidok mikrobiológiai átalakításánál a reakció intenzifikálására irányuló találmány szerinti eljárást oly módon végezzük, hogy a szteroid szubsztrátot alfa- vagy béta- vagy gamma-ciklodextrin jelenlétében reagáltatjuk, adott esetben pedig az átalakulás lezajlása után a ciklodextrint a rendszerből kinyerjük. A mikrobiológiai átalakítást megelőzően vagy annak kezdetekor vagy a mikrobiológiai reakció bizonyos szakaszában adagoljuk a szubsztrát tömegéhez képest 1-10-szeres tömegű ciklodextrint. Egyik foganatosítási mód szerint a megfelelő ciklodextrint a szubsztrát adagolása előtt adagoljuk a biokonverziós közegbe. Más foganatosítási mód szerint a szubsztráttal előre reagáltatjuk a ciklodextrint, és a kapott szubsztrát-zárvány komplexet, illetve ennek oldatát vagy szuszpenzióját adagoljuk a biokonverziós közeghez. További lehetséges foganatosítási mód szerint a mikrobiológiai reakció előrehaladása során, rendszerint 30-50% konverzió elérése után, adagoljuk a ciklodextrint önmagában, esetleg a ciklodextrin és a szubsztrát-zárvány komplexét, kívánt esetben a zárvány komplex oldatát vagy szuszpenzióját. A ciklodextrin vagy a ciklodextrin és a szubsztrát-zárvány komplex oldatát tetszés szerint a biokonverziós közegbe való adagolás előtt sterilezhetjük, illetve ezeket a biokonverziós közeggel együtt is sterilezhetjük. A ciklodextrin visszanyerése a vizes biokonverziós közegből oly módon végezhető, hogy miután a szteroidot szerves oldószerrel extraháltuk, a ciklodextrint valamely, annak oldékonyságát erősen csökkentő oldószer, előnyösen hexán hozzákeverésével kicsapjuk a visszamaradt közegből, majd szűréssel izoláljuk és a ciklodextrint kívánt esetben szárítjuk. A szteroidok mikrobiológiai átalakítása során a reakció ilyen módon való intenzifikálása igen elő5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2
