Способ получения клавулановой кислоты или ее фармацевтически приемлемых солей или эфиров, соль клавулановой кислоты с амином - RU2081121C1

Описание

Настоящее изобретение относится к новому способу получения клавулановой кислоты (1)

и ее фармацевтически приемлемых солей и эфиров.

Клавулановую кислоту обычно получают ферментацией микроорганизма, выделяющего клаулановую кислоту, например, различных микроорганизмов, принадлежащих к различным разновидностям Streptomyees, например, Selavuligerus NRRL 3583, S. jumoninensis NRRL 5741, S.Katsurahamanus IFD 13716 и Strepto- myees P 6621 FERM P 2804 и т.д. как описано в патенте Японии Kokаi 80-162993. Получающийся водный бульон может быть подвергнут стандартным процессам очистки и концентрирования, включая, например, фильтрование и хроматографическую очистку, в соответствии с описанным в патенте Великобритании N 1508977 и патенте Японии Kokai 80-62993, перед экстракцией водного раствора органическим растворителем для получения раствора неочищенной клавулановой кислоты в органическом растворителе.

Патент Великобритании N 1508977 помимо прочего сообщает, что соли клавулановой кислоты можно получить, абсорбируя клавуланат анион в фильтрованном бульоне на анионообменную смолу, элюируя его со смолы при помощи электролита, обессоливая получающийся раствор, пропуская обессоленный раствор через дополнительную анионообменную смолу, хроматографически элюируя его со смолы при помощи электролита, обессоливая получающийся раствор с последующим удалением растворителя. Этот способ может быть использован с получением приемлемых выходов чистого вещества, но использование колонок со смолой предполагает значительные затраты, а они могут создать ограничения при осуществлении крупномасштабного производства. Поэтому было бы желательно иметь альтернативную методику, которая включала бы несколько стадий утилизации смолы.

Патент Великобритании N 1543563 описывает способ получения солей клавулановой кислоты через осаждение клавуланата лития. Патент Великобритании N 1578739 в качестве фармацевтических соединений описывает различные аминные соли клавулановой кислоты. Европейский патент N 0026044 описывает использование трет-бутиламинной соли клавулановой кислоты в качестве полезного промежуточного вещества для получения клавулановой кислоты. Соль описана в патенте Бельгии N 862211, но только в качестве приемлемого компонента для фармацевтических препаратов. Патент Португалии N 94.908 описывает использование три-(низший алкил)-аминных солей и диметаланилиновых солей клавулановой кислоты в способе очистки клавулановой кислоты, в котором образуется триэтиламинная соль клавулановой кислоты, а затем переводится в силилдиэфир клавулановой кислоты. Европейский патент N 0887178А описывает способ очистки клавулановой кислоты, в котором органические амины могут быть использованы для образования промежуточной аминной соли с клавулановой кислотой в неочищенном растворе.

Изобретение предусматривает способ получения и/или очистки клавулановой кислоты или ее фармацевтически приемлемых солей или эфира, причем этот способ включает:
1) контактирование неочищенной клавулановой кислоты или ее лабильного производного в растворе в органическом растворителе с амином формулы (II):

,
где R¹ является группой общей формулы
,
где R⁴ и R⁵ независимо выбирают из водорода, алкила, аминозамещенного алкила; R² и R³ независимо выбирают из водорода, алкила, амино- или гидроокиси замещенного алкила, или алкила замещенного замещенной аминогруппой не равно 0 или целому числу от 1 до 5;
2) выделение соли клавулановой кислоты, образованной с амином формулы (II);
3) превращение образованной таким образом соли в клавулановую кислоту или ее фармацевтически приемлемые соль или эфир.

В способе настоящего изобретения соль клавулановой кислоты и амина (II) можно использовать для очистки неочищенной клавулановой кислоты во время ее получения. Поэтому соль можно получить в растворе клавулановой кислоты или ее лабильного производного, содержащем примеси, выделяя соль в виде отдельной фазы, например, в виде твердого осадка, из раствора, содержащего остаточные примеси, затем повторно образовывая клавулановую кислоту или образовывая ее фармацевтически приемлемые соль или эфир.

Приемлемые лабильные производные клавулановой кислоты включают соли, например, соли щелочных металлов, такие как клавуланаты лития или натрия или эфиры, например, силиэфиры. Приемлемые лабильные производные амина (II) включает соли, например, фосфат, борат, хлорид, хлорат, перхлорат, бромид, толуолсульфонат или алканоаты, такие как ацетат или этилгексаноат.

Обычно амин (II) как таковой приводят в контакт с неочищенной клавулановой кислотой как таковой в растворе в органическом растворителе.

Наиболее предпочтительными аминами являются этилендиамин; N,N - диэтилендиамин; N,N' диизопропилэтилендиамин и триэтилентетрамин.

Вышеописанный способ в соответствии с изобретением осуществляют в органическом растворителе в качестве растворителя для клавулановой кислоты и амина (II). Этот растворитель, предпочтительно по существу сухой, например, содержащий менее 6 г/л, например, 0,26-0,6 г/л воды, может содержать некоторое количество воды. Приемлемая степень сухости может быть достигнута посредством стандартных способов обезвоживания, например, центрифугированием. Вода, присутствующая в растворителе, может быть растворена или находиться в виде капель отдельной фазы.

Раствор клавулановой кислоты в органическом растворителе может быть получен посредством экстракции подкисленного водного раствора клавулановой кислоты, например, вышеупомянутой ферментационной жидкости. Если начальным источником клавулановой кислоты является бульон, получающийся при ферментации микроорганизма, образующего клавулановую кислоту, такого, например, как вышеупомянутые, тогда для получения экстракта в растворителе с приемлемой концентрацией клавулановой кислоты для использования в настоящем способе, желательно не экстрагировать бульон как таковой, а по крайней мере удалить некоторые суспендированные в бульоне твердые вещества, например, посредством фильтрования, предшествующего экстракции. Кроме того, также желательно предварительно концентрировать водный раствор клавулановой кислоты, полученный при ферментации так, чтобы, например, водный раствор клавулановой кислоты был в несколько раз концентрированнее по клавулановой кислоту, чем исходный бульон, например, предварительно концентрировать до концентрации, составляющей приблизительно 10-100 мг/мл, например 10-40, 10-25 г/л клавулановой кислоты.

Приемлемые способы предварительного концентрирования включают абсорбцию клавулановой кислоты на анионообменную смолу с последующим элюированием клавулановой кислоты со смолы водным раствором электролита, например хлорида натрия, и необязательным обессоливанием. Также предпочтительно до экстракции растворителем подкислить водный раствор, например, бульон или предварительно сконцентрированный водный раствор, например, до рН от 1 до 8, например, рН 1,5-2,5. Также предпочтительно высушить или обезводить органический растворитель до формирования соли с амином (II), например, до менее, чем 6 г/л воды. Предпочтительно экстракцию осуществлять при температуре от 5 до 15^oС.

Приемлемые органические растворители, в которых неочищенная клавулановая кислота может контактировать с амином (II), включают углеводородные растворители, такие как толуол и гексан, эфиры, такие как тетрагидрофуран, диоксан, диэтиловый эфир, галогенированные растворители, например, дихлорметан и хлороформ, кетоны, такие как ацетон и метилизобутилкетон, и сложные эфиры, например, этилацетат. Растворители, включающие карбонильную группу, например, растворители формулы (III):

,
в которых R⁸ представляет собой алкильную группу С_1-6 или алкоксильную группу С_1-6, а R⁹ представляет собой алкильную группу, являются примерами подкласса приемлемых растворителей, например, органические кетоны или органические алкановые эфиры. Настоящее изобретение также предполагает использование смесей таких растворителей.

Более приемлемым органическим растворителем является растворитель, который можно использовать непосредственно для экстракции подкисленного водного раствора, например, органические алкилалканоатные эфиры, кетоны и некоторые алифатические спирты или их смеси, например, этилацетат, метилацетат, пропилацетат, н-бутилацетат, метилэтилкетон, метилизобутилкетон, тетрагидрофуран, бутанол и смеси этих растворителей. Среди них наиболее приемлемыми являются метилизобутилкетон, метилэтилкетон и этилацетат. Приемлемые смеси растворителей включают метилэтилкетон/метилизобутилкетон и тетрагидрофуран/метилизобутилкетон. Предпочтительным растворителем является этилацетат.

Приемлемые растворители для амина (II) включают вышеупомянутые растворители, в которых клавулановая кислота может растворяться или экстрагироваться, например, ацетон, этилацетат, метилизобутилкетон и метилэтилкетон.

Желательно включить в систему растворителя кетоны, например, ацетон, поскольку они, по-видимому, ингибируют образование соли клавулановой кислоты и амина (II) в виде масла.

Как правило, для получения соли клавулановой кислоты используют один эквивалент амина (II) на моль клавулановой кислоты или его небольшой избыток. Растворы клавулановой кислоты и амина (II) можно, например, медленно смешивать в течение некоторого времени после того, как закончено добавление. Реакцию между клавулановой кислотой или ее лабильным производным и амином в соответствии с изобретением осуществляют при температуре ниже температуры окружающей среды, например 0 до 15^oС.

Приемлемая концентрация клавулановой кислоты или ее лабильного производного в растворе составляет по крайней мере 1,0 г/л, например в пределах 1,0 до 4,0 г/л клавулановой кислоты. Может быть полезным дополнительно концентрировать экстракт в растворителе до концентрации, избыточной по отношению к этой, например выше 20 г/л.

Например, в другой методике амин (II) можно вводить, примешивая его к потоку раствора клавулановой кислоты в растворителе таким образом, что соль образуется в потоке или в растворе в виде частиц или суспендированных капель растворенной соли в суспензии. Амин (II), вводимый этим способом, можно вводить индивидуально или можно вводить в виде раствора в растворителе, например, в том же самом органическом растворителе, в котором растворяют клавулановую кислоту.

Желаемую соль клавулановой кислоты и амина (II) можно затем выделить. Таким образом соль клавулановой кислоты и амина (II) отделяют от большинства или всех примесей. Выделение можно осуществлять стандартным способом, например, посредством центрифугирования или фильтрования.

В альтернативной методике выделения соль клавулановой кислоты и амина (II) можно выделить из органического растворителя, если растворитель полностью или частично не смешивается с водой, посредством контактирования растворителя с водой с тем, чтобы экстрагировать соль, которая может находиться в растворе или в суспензии, из органического растворителя и получить водный раствор соли. Поскольку соли клавулановой кислоты с амином (II) прекрасно растворимы в воде, такой водный раствор можно хорошо сконцентрировать, например, около 20-30 мас.

При использовании этого способа большая часть органических примесей в растворе клавулановой кислоты в органическом растворителе остается в органическом растворителе, тогда как клавулановую кислоту в виде соли с амином (II) в относительно чистом состоянии получают в водном растворе. Полученный таким образом водный раствор клавулановой кислоты можно подвергнуть дальнейшей стандартной обработке, например, очистке или превращению в клавулановую кислоту или в фармацевтически приемлемые соль или эфир в соответствии с нижеописанным.

По другой методике клавулановую кислоту и амин можно смешивать в растворе в первом органическом растворителе, затем соль можно отделить от раствора посредством добавления второго органического растворителя. В соответствии с изобретением первый органический растворитель может представлять собой органический сложный эфир, например, этилацетат, а второй растворитель может, например, быть галогенированным растворителем, таким как хлорофоры, простым эфиром, например, диэтиловым эфиром, углеводородом, например, толуолом, спиртом, например, этанолом, или растворителем вышеприведенной формулы (III), например, ацетоном или метилизобутилкетоном.

Некоторые из вышеупомянутых солей клавулановой кислоты, по-видимому, являются новыми соединениями и сами по себе представляют дополнительный аспект настоящего изобретения, например, соли клавулановой кислоты и триэтилентетрамина, N, N' диизопропилэтилендиамина.

Еще в одном аспекте настоящее изобретение предлагает способ получения клавулановой кислоты или ее фармацевтически приемлемых соли или эфира, причем этот способ включает превращение соли клавулановой кислоты и амина формулы (II) в ее фармацевтически приемлемые соль или эфир.

Фармацевтические соли или эфиры клавулановой кислоты, полученные посредством способов настоящего изобретения, включают производные, описанные в патентах Великобритании N 1508977 и N 1508978.

Наиболее пригодные фармацевтически приемлемые соли включают фармацевтически приемлемые соли щелочных и щелочноземельных металлов, например, соли натрия, калия, кальция и магния. Среди этих солей предпочтительны соли натрия и калия, наиболее предпочтительны соли калия.

Приемлемые эфиры включают эфиры, расщепляемые с образованием клавулановой кислоты или ее соли посредством химических методов, например, гидрогенолиза или биологических методов.

Соль клавулановой кислоты и амина (II) необязательно в виде ацетонного сольвата может быть превращена в клавулановую кислоту или ее фармацевтически приемлемые соль или эфир посредством, например, ионного размещения в случае свободной кислоты или солей, или посредством этерификации.

Ионное замещение можно осуществлять, используя ионообменные смолы, например, пропуская раствор соли через слой катионообменной смолы в натриевой, калиевой или кальциевой форме. Пригодные катионообменные смолы включают Amberlite IR 120 и равноценные смолы.

Или ионное замещение можно осуществлять посредством реакции протонированного аминного катиона с сольобразующим соединением, которое может быть основанием, например, карбонатом, бикарбонатом или гидроксидом фармацевтически приемлемого щелочного или щелочноземельного металла или солью органической карбоновой кислоты с фармацевтически приемлемым катионом, таким как щелочной или щелочноземельный металл, например, солью алкановой кислоты формулы (IV):
R¹⁰ CO₂H,
где R¹⁰ представляет собой алкильную группу, содержащую, например от 1 до 20 атомов углерода, предпочтительно от 1 до 8 атомов углерода. Примеры приемлемых солей включают ацетаты, пропионаты или этилгексаноаты, причем 2-этилгексаноат калия и 2-этилгексаноат натрия являются предпочтительными. Обычно соль клавулановой кислоты и амина (II) в растворе может быть приведена во взаимодействие с солью щелочного металла и кислоты (IV) в растворе или суспензии в приемлемом растворителе, который может, например, представлять собой органический растворитель, воду или смесь воды и органического растворителя, например, изопропанола. В соответствии с изобретением растворы соли клавулановой кислоты и амина (II) и сольобразующего соединения можно смешать и позволить кристаллизоваться фармацевтически приемлемой соли
В соответствии с изобретением реакцию можно осуществлять при температуре ниже температуры окружающей среды, например от 0 до 15^oС. В соответствии с изобретением если соль клавулановой кислоты с амином (II) образуется в водном растворе, ее можно высадить, смешивая водный раствор с избытком ацетона.

Приемлемые способы этерификации включают:
а) реакцию соли клавулановой кислоты и амина (II) с соединением формулы Q R¹¹, где Q представляет собой легко замещаемую группу, а R¹¹ является органической группой;
b) реакцию соли клавулановой кислоты и амина (II) со спиртом или триолом в присутствии средства, промотирующего конденсацию, например, карбодиимида;
с) реакцию соли клавулановой кислоты и амина (II) с диазосоединением.

Предыдущие способы включают стадии, в которых соль клавулановой кислоты и амина (II) сначала превращается в клавулановую кислоту или еще одну ее соль, а впоследствии превращается в желаемый эфир. Дополнительные детали способов этерификации описываются в патентах Великобритании N 1508977 и N 1508978. Использование настоящего изобретения позволяет легче получать соли и эфиры клавулановой кислоты, чем при использовании способов патентов Великобритании N 1508977 и N 1543563.

Пример 1. Триэтилентетрамин смешивали с клавулановой кислотой в растворе ТГФ, и наблюдали быструю кристаллизацию с образованием гигроскопичной твердой соли, бледно-желтого цвета.

Пример 2. Неочищенный раствор клавулановой кислоты в этилацетате (1 л, 10, 14 мг/мл), полученный экстракцией ферментационного бульона S.elavuligerus этилацетатом и некоторой предварительной очисткой путем ионообмена, смешивали с ацетоном (600 мл) и затем к отдельным 1 л порциями этого раствора добавляли при перемешивании избыток чистого этилендиамина, N,N'- диэтиленэтилендиамина и N,N'- диизопропилэтилендиамина, соответственно, причем количество каждого амина было в избытке по отношению к количеству, необходимому для образования диаммониевой соли с клавулановой кислотой. После непрерывного перемешивания образовывался осадок соли. Дополнительное количество кристаллов получали добавлением избытка ацетона. Осажденную диаммониевую соль отфильтровывали и промывали ацетоном.

Сформированные таким образом кристаллы каждой из диаммониевых солей превращали в клавуланат калия посредством растворения соли в минимальном количестве воды с последующим добавлением раствора избыточного количества 2-этилгексаноата калия в изопропиловом спирте. После непрерывного перемешивания осадок клавуланата калия образовывался, его отфильтровывали, промывали изопропиловым спиртом и сушили.

Пример 3. Получение соли N,N,N',N' тетраметилэтилендиамин клавулановой кислоты.

Раствор клавулановой кислоты в этилацетате готовят экстракцией ферметативного бульона S.Clavuligeris. Бульон фильтруют перед экстракцией для того, чтобы удалить суспендированные твердые частицы.

Пример 3.1. Готовят этилацетатный экстракт, содержащий 22100 мг/мл клавуланата и 2,28% влаги. Перемешивают 100 мл обогащенного этилацетата и 100 мл ацетона в кристаллизационном сосуде. Добавляют 0,63 мол. эквивалента ТМЭДА в течение 40 мин. Реакцию проводят при температуре окружающей среды. Суспензию перемешивают в течение часа, охлаждая смесью лед/вода, фильтруют и промывают ацетоном, затем сушат в течение ночи в вакууме при температуре окружающей среды.

Получают 2,53 г белого кристаллического продукта.

Чистота продукта при расчете на свободную кислоту составляет 74,4%
Выход 85,1%
ЯМР: 5,60 (1Н, д, Н₅); 5,69 (1Н, м, Н₈); 4,74 (1Н, Н₂); 4,01 (1Н, м, Н₉); 3,96 (1Н, м, Н'₉); 3,51 (1Н, dd, H₆); 2,97 (1Н, d, Н'₆); 2,81 (2Н, S, NCH₂CH₂N); 2,44 (6Н, S, (CH₃)₂).

Пример 3.2. Готовят экстракт этилацетата, содержащий 22100 мг/мл клавуланата и 2,28% влаги. Количество влаги уменьшают до 0,44% азеотропной вакуумной перегонкой. В процессе перегонки непрерывно добавляют к жидкости свежий этилацетат для сохранения объема. Окончательное количество осушенного обогащенного этилацетата составляло 22100 мг/мл. Перемешивают 100 мл обогащенного этилацетата и 100 мл ацетона в кристаллизационном сосуде. Добавляют 0,63 мол. эквивалента ТМЭДА в течение 40 мин. Реакцию проводят при температуре окружающей среды. Суспензию перемешивают в течение часа, охлаждая смесью лед/вода, фильтруют и промывают ацетоном, затем сушат в течение ночи в вакууме при температуре окружающей среды.

Получают 2,61 г целевого продукта с чистотой 74,3 в расчете на свободную кислоту.

Выход 87,7%
Пример 4. Превращение соли ТМЭДА клавулановой кислоты в калиевую соль.

10 г соли ТМЭДА клавулановой кислоты добавляют при перемешивании в смесь 4 мл воды и 4 мл изопропилового спирта. Полное растворение проходит в течение 10 мин. Добавляют 23 мл 2N раствора калиевой соли 2-этилгексановой кислоты в изопропиловом спирте в течение 15 мин. В процессе добавления образуется осадок. Добавляют дополнительно 81 мл изопропилового спирта в течение 10 мин. Суспензию перемешивают в течение 3 ч, после чего выделяют продукт, промывают ацетоном и сушат в вакууме в течение ночи.

Получают 8,44 г клавуланата калия в виде твердого белого вещества с чистотой 84,6% после очистки ЖХВР.

Выход 92,1%
Пример 5. Получение соли N,N' -диизопропилэтилендиамина клавулановой кислоты.

Неочищенный раствор клавулановой кислоты получают экстракцией этилацетатом ферментативного бульона S.Clavuligerus. Перед экстракцией удаляют фильтрацией суспендированные твердые частицы.

500 мл раствора этилацетата, содержащего приблизительно 10 г неочищенной клавулановой кислоты перемешивают, добавляя по каплям N,N' -диизопропилэтилендиамин (4,5 мл). При продолжении перемешивания масса отверждается, и явно проходит кристаллизация соли амина клавулановой кислоты. После перемешивания в течение 0,5 ч отфильтровывают осадок, твердый продукт вновь суспендируют в ацетоне (200 мл) и воде (10 мл), перемешивают в течение 20 мин, фильтруют, промывают ацетоном и сушат в вакууме.

Получают 8,97 г соли N,N' -диизопропилэтилендиамина клавулановой кислоты.

ЯМР: 5,59 (1Н, д, Н₅); 4,66 (1Н, м, Н₈); 4,60 (1Н, Н₂); 4,01 (1Н, м, Н₉); 3,96 (1Н, м Н'₉); 3,50 (1Н, дд, Н₆); 3,07 (2Н, с, NCH₂CH₂N); 3, 14 (1Н, м, NCH); 2,94 (1Н, g,H'₆); 1,16 (6Н, g, NCH(CH₃)₂).

Пример 6. Получение калиевой соли клавулановой кислоты.

5 г соли N, N'-диизопропилэтилендиамин клавулановой кислоты, полученной по примеру 5, растворяют в воде (5 мл) и разбавляют изопропиловым спиртом (95 мл). Раствор перемешивают при комнатной температуре, добавляя калиевую соль 2-этилгексановой кислоты (17,5 мл 2 молярного раствора в изопропиловом спирте).

В процессе добавления образуется плотный осадок. Осадок перемешивают в течение 30 мин, собирают фильтрованием, промывают небольшим количеством пропан-2-ола и сушат в вакууме.

Получают 249 г клавуланата калия.

Выход 84%
Пример 7. Получение соли N, N'-диэтилэтилендиаминклавулановой кислоты.

Повторяют методику примера 6, используя 1,2 эквивалента N,N'-диэтилендиамина.

ЯМР: 5,60 (1Н, д, Н₅); 4,68 (1Н, м, Н₈); 4,63 (1Н, Н₂); 4,03 (2Н, м, Н₉Н'₉); 3,50 (1Н, дд, Н₆); 3,01 (2Н, с, NCH₂CH₂N); 2,96 (1Н, g, H'₆); 2,83 (2Н, кв, СН₂СН₃); 1,15 (3Н, тр, NCH₂CH₃).

Пример 8. Получение калиевой соли клавулановой кислоты.

Полученную в примере 7 соль N, N'-диэтилэтилендиаминклавулановой кислоты (20 г) растворяют в воде (8 мл) и разбавляют изопропиловым спиртом (170 мл).

Раствор перемешивают при комнатной температуре, добавляя калиевую соль 2-этилгексановой кислоты (46 мл 2 молярного раствора в изопропиловом спирте) в течение 25 мин. Продукт собирают фильтрованием, промывают ацетоном и сушат в вакууме.

Получают 12,8 г клавуланата калия.

Выход 85%

Реферат

В настоящем изобретении предложен способ получения и/или очистки клавулановой кислоты или ее фармацевтически приемлемых солей или эфиров, включающий: контактирование неочищенной клавулановой кислоты или ее лабильного производного в органическом растворителе с амином формулы (II):

, где R¹- группа формулы , R², R³, R⁴, R⁵ - водород или С₁-С₆ - алкил, m = 0, целое число от 1 до 5; выделение соли клавулановой кислоты, образованной с амином; превращение образованной таким образом соли в клавулановую кислоту или ее фармацевтически приемлемые соль или эфир. Предложены также соли клавулановой кислоты и амина формулы II. 2 с.п., 38 з. п.ф-лы.

Формула