DE69628002T2

DE69628002T2 - Herstellung von clavunalat-salzen

Info

Publication number: DE69628002T2
Application number: DE69628002T
Authority: DE
Inventors: Egidij Capuder
Original assignee: Lek Pharmaceuticals and Chemical Co dd
Current assignee: Lek Pharmaceuticals dd
Priority date: 1995-04-20
Filing date: 1996-04-17
Publication date: 2004-03-04
Anticipated expiration: 2016-04-18
Also published as: HUP9901055A3; YU49113B; UA54389C2; US6369219B2; CN1118469C; RU2166506C2; AU692091B2; PL183465B1; DZ2024A1; AU5340196A; JPH11503744A; SI9500134A1; JO1902B1; HRP960186A2; EP0821687B1; PT821687E; TNSN96061A1; SI9500134B; DK0821687T3; CN1185158A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von pharmazeutisch akzeptablen Salzen von Clavulansäure, insbesondere aber nicht exklusiv Alkalisalze, insbesondere Kaliumclavulanat.
Clavulansäure ist der Trivialname für (2R,5R,Z)-3(2-hydroxyethyliden)-7-oxo-4-oxa-1-azabicyclo[3.2.0]heptan-2-carbonsäure. Clavulansäure und dessen Alkalimetallsalze und Ester sind als Inhibitoren für Betalactamase aktiv, die durch einige grampositive genauso wie gramnegative Mikroorganismen hergestellt wird. Zusätzlich zu der Inhibierung der Betalactamase, besitzen Clavulansäure und deren Alkalimetallsalze auch eine synergistische Wirkung mit Penicillin und Cephalosporinantibotika. Clavulansäure und deren Salze werden in pharmazeutischen Zubereitungen verwendet, um die Deaktivierung von Betalactamantibotika zu verhindern. Herkömmliche Zubereitungen enthalten Kaliumclavulanat in Kombination mit Amoxycillintrihydrat. Kaliumclavulanat ist stabiler als die freie Säure oder andere Salze.
Clavulansäure wird durch Fermentation eines Mikroorganismus, wie etwa Stämme von Streptomycen, wie etwa S. clavuligerus in NRRL 3585, S. jimonjinensis NRRL 5741 und S. katsurahamanus IFO 13716 und Streptomyces sp.P6621 FERM P2804, hergestellt. Die nach Fermentation erhaltenen wässrige Kultur wird gemäß herkömmlichen Verfahren zum Beispiel Filtration und chromatographische Reinigung, wie in GB 1508977 offenbart, vor der Extraktion der wässrigen Lösung mit einem organischem Lösungsmittel gereinigt und konzentriert, um eine Lösung einer unreinen Clavulansäure in dem Lösungsmittel zu erhalten.
GB 1508977 offenbart die Herstellung von Clavulansäure durch Filtration der Fermentationsbrühe durch Durchtritt durch ein Anionenaustauscherharz. Dieses Verfahren kann akzeptable Ausbeuten erreichen, aber es werden weiter entwickelte chromatographische Reinigungsverfahren benötigt und die Verwendung von Harzsäulen beinhaltet eine wesentliche Investition zur Herstellung in einem kommerziellen Maßstab.
GB 1543563 offenbart ein Fermentationsverfahren, wobei der pH-Wert des Mediums in dem Bereich von 6,3 bis 6,7 gehalten wird. Pharmazeutisch akzeptable Salze, wie etwa Kaliumclavulanat, werden hergestellt, in dem Lithiumclavulanat umgesalzt wird.
EP-A-0026044 offenbart die Verwendung des tertiären Butylaminsalzes von Clavulansäure als ein Intermediat zur Reinigung von Clavulansäure. Dieses Salz war aus BE-862211 oder DE 2733230 bekannt, welche offenbarten, dass das Salz sogar noch stabiler als die Natrium- oder Kaliumclavulanatsalze war. Tertiäres Butylamin ist eine toxische Verbindung und ist zudem schwierig aus dem Abfallwasser zu entfernen, was zur Entstehung von ernsthaften Verschmutzungsproblemen führt.
EP-A-0562583 offenbart die Verwendung von Salzen von Clavulansäuren mit N,N'-monosubstituierten symmetrischen Ethylendiaminen, wie etwa N,N'-Diisopropylehtylendiammoniumdiclavulanat als nützliche Intermediate zur Isolierung und Herstellung von reiner Clavulansäure oder Alkalimetallclavulanatsalzen aus Ethylacetatextrakt.
WO93/25557 offenbart die Verwendung von Clavulanatsalzen mit zahlreichen Aminen als Intermediaten zur Herstellung von Clavulansäure oder pharmazeutisch akzeptablen Salzen oder Estern.
EP-A-0594099 offenbart die Verwendung von tertiärem Octylamin mit Clavulansäure als ein Intermediat bei der Herstellung von Clavulansäure oder pharmazeutisch akzeptablen Salzen.
WO94721647 offenbart die Verwendung von N,N'-substituierten Diaminen, wie etwa N,N'-Diisopropylethylendiammmoniumdiclavulanat als ein nützliches Intermediat zur Herstellung von Clavulansäure und Alkalisalzen. WO94/22873 offenbart die Verwendung von neuen tertiären Diammoniumsalzen von Clavulansäure, wie etwa N,N,N',N'-Tetramethyl-1,2-diaminoethanclavulanat als ein nützliches Intermediat zur Herstellung von Clavulansäure und deren Salzen.
Das Ziel dieser Erfindung ist es, Clavulansäure und deren pharmazeutisch akzeptable Salze, wie etwa Kaliumclavulanat, auf eine neue und einfache Weise herzustellen, wobei die gewünschte Substanz in einer hohen Ausbeute und hohen Reinheit erhalten wird.
Gemäß der vorliegenden Erfindung beinhaltet ein Verfahren zur Herstellung und/oder Reinigung von Clavulansäure oder deren pharmazeutisch akzeptablen Salze oder Ester die folgenden aufeinanderfolgenden Schritte:

a. Zugeben eines zusätzlichen Lösungsmittels, das ausgewählt ist aus: C₁ bis C₆ Alkoholen und deren Mischungen zu einer trockenen Lösung von Clavulansäure in einem mit Wasser nicht mischbaren Lösungsmittel;
b. Kontaktieren der Lösung mit N,N'-Diisopropylethylendiamin;
c. Isolieren des Aminsalzes der gebildeten Clavulansäure; und
d. Umwandeln des Aminsalzes in Clavulansäure oder deren pharmazeutisch akzeptablen Salz oder Ester.

Die Clavulansäure kann durch Fermentation eines Streptomycesmikroorganismus, wie etwa Streptomyces sp.P6621 FERM P2804, wie in JP Kokai 80-162993 offenbart, erhalten werden. Alternative Clavulansäure herstellende Streptomycesstämme, wie etwa S. Clavuligerus können verwendet werden.
Feststoffe können aus der Fermentationsbrühe durch Filtration oder vorzugsweise durch Mikrofiltration entfernt werden.
Mikrofiltration der Brühe kann ausgeführt werden, wie in WO95/23870 offenbart. In einem bevorzugten Verfahren gemäß dieser Offenbarung wird die wässrige Fermentationsbrühe, die rohe Clavulansäure, Mycelium, Proteine und andere suspendierte Feststoffmaterien enthält, durch Mikrofiltration bei einem pH-Wert zwischen 5,8 und 6,2 und einer Temperatur von ungefähr 20 bis 40°C gereinigt. Das gereinigte Filtrat kann durch umgekehrte Osmose konzentriert werden und dann direkt in eine Serie von Gegenstromzentrifugenextraktoren mit einem mit Wasser nicht mischbaren Lösungsmittel, vorzugsweise Ethylacetat, konzentriert werden. Die Extraktion wird vorzugsweise bei einer Temperatur zwischen 15 bis 25°C und einem pH zwischen 1 und 3 ausgeführt. Das Extrakt wird dann bis auf ein Wassergehalt unterhalb von 0,1 Molprozent getrocknet, weiter durch Verdampfung konzentriert und mit Aktivkohle entfärbt, um eine vollständig trockene organische Phase zu erhalten.
Die Konzentration der rohen Clavulansäure in dem trocknen konzentrierten Extrakt in dem mit Wasser nicht mischbaren Lösungsmittel, wie etwa Ethylacetat, kann zwischen 8 g/l und 40 g/l, vorzugsweise zwischen 20 g/l und 40 g/l liegen.
Alternative mit Wasser nicht mischbare Lösungsmittel beinhalten: Methylacetat, Propylacetat, n-Butylacetat, Methylethylketon, Methylisobutylketon und deren Mischungen.
Bevorzugte zusätzliche Lösungsmittel sind ausgewählt aus: Methanol, Ethanol, Isopropanol, n-Butanol, Isobutanol und Acetonitril. Methanol ist das am meisten bevorzugte Lösungsmittel.
Insbesondere bevorzugte Amine sind symmetrische N,N'-Alkylethylendiamine, vorzugsweise N,N'-Diisopropylethylendiamin, N,N'-Diethylendiamin, N,N'-Dibenzylethylendiamin, N,N,N',N'-Tetramethylethylendiamin. N,N'-Diisopropylethylendiamin ist insbesondere bevorzugt.
Wenigstens ein Äquivalent des ausgewählten Akylendiamins, vorzugsweise ein 10%iger Überschuss bis zu ungefähr 2 Molar Äquivalenten kann zur Herstellung des Clavulanatammoniumsalzes verwendet werden.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann die Reaktion der Clavulansäure mit N,N'-monosubstituierten symmetrischen Diaminen in einer Mischung aus Ethylacetat und Methanol zum Beispiel mit 0 bis 80% Methanol, vorzugsweise in dem Verhältnis 4 : 1 bis 2 : 1, vorzugsweise 3 : 1, ausgeführt werden.
Die Verwendung einer Mischung aus Ethylacetat und Methanol gemäß der vorliegenden Erfindung ermöglicht die Isolierung des Diammoniumdiclavulanatsalzes ohne unerwünschte Verunreinigungen, wie etwa Clavam-2-carboxylat. Die Clavam-2-Carbonsäure ist schwierig von Clavulansäure zu separieren (siehe D. Brown et al, JCS, Chem. Com. 1979, 282). Gemäß United States Pharmacopoeia US P23, Seite 385, 1995 ist nicht mehr als 0,01 Kaliumclavam-2-carboxylat erlaubt.
Überraschenderweise ist entdeckt worden, dass die Ausbeute der intermediären Salze mit N,N'-monosubstituierten symmetrischen Diaminen im Wesentlichen höher ist und fast quantitativ ist, wenn die Umwandlung in einer Mischung aus Lösungsmitteln, vorzugsweise Ethylacetat und Methanol, im Vergleich zu der in einem einzigen Lösungsmittel ausgeführten Umwandlung, zum Beispiel wie in US 5310898 offenbart, ausgeführt wird.
Die Ammoniumdiclavulanatsalze, die gemäß dieser Erfindung hergestellt werden, können als intermediäre Verbindungen zur Herstellung von vollständig reiner Clavulansäure und deren pharmazeutische akzeptablen Salzen, wie etwa Kaliumclavulanat, verwendet werden. Alkaliclavulanatsalze können unter Verwendung einer geeigneten Quelle für Alkalimetall, zum Beispiel Kalium-2-ethylhexanoat in Isopropanol (wobei das Lösungsmittel zwischen 0% und 4 Wasser enthält) verwendet werden. Alternative Alkalimetallsalze beinhalten Alkalicarbonate, Bicarbonate oder Hydroxide, organische Carbonsäuren, Alkanonsäuresalze, wie etwa Acetate, Propionate, Hexanoate, von welchem Kalium-2-ethylhexanoat insbesondere bevorzugt ist. Geeignete Salze gemäß der vorliegenden Erfindung sind pharmazeutische akzeptable Alkalisalze, wie etwa Natrium, Kalium, Calcium und Magnesiumsalze, von welchen Natrium und Kalium, insbesondere Kalium bevorzugt sind. Die Erfindung wird ferner anhand von nicht begrenzenden Beispielen erläutert werden.
Referenzbeispiel
N,N'-Diisopropylethylendiammoniumdiclavulanat
Ein getrocknetes konzentriertes Extrakt von roher Clavulansäure in Ethylacetat wurde gemäß bekannten Verfahren, zum Beispiel wie in WO95/23870 offenbart, hergestellt. Der Clavulansäuregehalt betrug 32 g/l und der Wassergehalt lag unterhalb 2 g/l. Das Ethylacetatextrakt (500 cm³) wurde durch Behandlung mit 5 g/l Aktivkohle entfärbt. N,N'-Diisopropylethylendiamin (10 cm³) wurde während 10-minütigen heftigen Rühren zugeben. Die Lösung wurde für weitere 15 Minuten gerührt und das Präzipitat wurde separiert. Das Präzipitat wurde mit 2 × 50 cm³ Portionen Aceton gewaschen und unter Vakuum getrocknet (1 Stunde, 100 mbar, 40°C). N,N'-Diisopropylethylendiammoniumdiclavulanat (24 g, Ausbeute 80%) wurde erhalten.
Analyse:
Gehaltsbestimmung von Clavulansäure: 53,0
Transparenz der 2%igen wässrigen Lösung von N,N'-Diisopropylethylendiammmoniumdiclavulanat: 4,4
Gehaltsbestimmung von Verunreinigungen: 4,0 Flächen-%
Beispiel 1
N,N'-Diisopropylethylendiammoniumdiclavulanat
Ein getrocknetes konzentriertes Extrakt von roher Clavulansäure in Ethylacetat wurde gemäß bekannten Verfahren, zum Beispiel wie in WO95/23870 offenbart, hergestellt. Der Clavulansäuregehalt betrug 32 g/l und der Wassergehalt lag unterhalb 2 g/l.
Das Ethylacetatextrakt (500 cm³) wurde durch Behandlung mit 5 g/l Aktivkohle entfärbt. Methanol (165 cm³) wurde gefolgt von N,N'-Diisopropylethylendiamin (10 cm³) während 10-minütigen heftigen Rühren zugeben. Die Lösung wurde für weitere 15 Minuten gerührt und das Präzipitat wurde separiert. Das Präzipitat wurde mit 2 × 50 cm³ Portionen Aceton gewaschen, unter Vakuum (1 Stunde, 100 mbar, 40°C) getrocknet und N,N'-Diisopropylethylendiammoniumdiclavulanat (Ausbeute 96%) wurde erhalten.
Analyse:
Gehaltsbestimmung von Clavulansäure: 61,1
Transparenz einer 2%igen wässrigen Lösung von N,N'-Diisopropylethylendiammmoniumdiclavulanat: 81,7
Gehaltsbestimmung von Verunreinigungen: 0,3 Flächen-%
Beispiel 2
Reinigung von reinem Kaliumclavulanat
2(a)
N,N'-Diisopropylethylendiammoniumdiclavulanat (19,4 g, 0,028 Mol), das gemäß Beispiel 1 hergestellt wurde, wurde in Isopropanol (165 cm³) und Wasser (7 cm³) aufgelöst. Die Lösung wurde weiter mit Isopropanol (320 cm³) verdünnt und wurde mit Aktivkohle (2,5 g) entfärbt. Die Lösung wurde gefiltert und Kalium-2-ethylhexanoat (2 M Lösung, 25 cm³) wurde bei Raumtemperatur während 15 Minuten zugegeben. Die Lösung wurde für zusätzliche 5 Minuten gerührt und auf 10°C abgekühlt. Das Produkt wurde gefiltert, mit 2 × 5 cm³ Portionen Aceton gewaschen und unter Vakuum bei 40°C getrocknet. Reines Kaliumclavulanat (10 g, Ausbeute 70%) wurde als kristalline Nadeln erhalten.
Analyse:
Gehaltsbestimmung von Clavulansäure: 83,3
Transparenz einer 2%igen wässrigen Lösung: 91,6
Gehaltsbestimmung von Verunreinigungen: 0,0 Flächen-%
2(b)
N,N'diisopropylethylendiammoniumdiclavulanat (10,0 g, Gehaltsbestimmung 62%), wurde zu einer Mischung aus Isopropanol (85 cm³) und Wasser (3,5 cm³) gegeben. Die Suspension wurde auf 27°C erwärmt, um eine homogene Lösung zu erhalten. Aktivkohle (3,85 g) wurde zugegeben. Die Lösung wurde 20 Minuten gerührt und Aktivkohle wurde durch Filtration entfernt und mit Isopropanol (45 cm³) gewaschen. Das Filtrat und Isopropanolwaschungen wurden kombiniert und Kalium-2-ethylhexanoat (2 M Lösung in Isopropanol) wurde während 15 Minuten tropfenweise zugegeben. Die Mischung wurde auf 0 bis 10°C unter Rühren für eine Stunde abgekühlt. Die resultierenden Kristalle wurden gefiltert, einmal mit Isopropanol (20 cm³) gewaschen und zweimal mit Aceton (20 cm³) gewaschen. Das Produkt wurde unter Vakuum bei 30 bis 40°C getrocknet, um Kaliumclavulanat (5,8 g, Ausbeute 76%, Gehaltsbestimmung von Clavulansäure 81,6%) zu ergeben.
2(c)
N,N,N'N'-Tetramethylethylendiammoniumdiclavulanat (8,0 g, Gehaltsbestimmung 71%) wurde in Wasser (8 cm³) aufgelöst und mit Isopropanol (100 cm³) verdünnt. Die resultierende Mischung wurde mit Aktivkohle (1,2 g) behandelt, gefiltert und eine Lösung von Kalium-2-ethylhexanoat (2 M in Isopropanol, 19,0 cm³) wurde in kleinen Portionen zugegeben. Die Mischung wurde für 30 Minuten bei Raumtemperatur gerührt und das Präzipitat wurde gefiltert, unter Vakuum in Silicagel bei Raumtemperatur getrocknet, um schwach gelbe Kristalle von Kaliumclavulanat (5,26 g, Ausbeute 75%, Gehaltsbestimmung 80,9%) zu ergeben.
Beispiel 3
Ein getrocknetes konzentriertes Extrakt von Clavulansäure (20,0 g/l) in Ethylacetat wurde mit Methanol (330 cm3) verdünnt. N,N'-Diisopropylethylendiamin (DIPEDA) (10,1 cm³, 10% Überschuss) wurde tropfenweise unter Rühren während 10 Minuten zugegeben. Die Mischung wurde auf –10°C abgekühlt, weiter für 30 Minuten gerührt und das Präzipitat gefiltert, mit Aceton (2 × 50 cm³) gewaschen und bei 30 bis 40°C bei reduzierten Druck getrocknet. Clavulansäure DIPEDA Salz (24,8 g, Ausbeute 80%, Gehaltsbestimmung 64,3%) wurde erhalten.
Beispiel 4
Das Verfahren von Beispiel 3 wurde mit dergleichen Menge von anderen Alkoholen wiederholt und die Ergebnisse werden in Tabelle 1 gezeigt.
Tabelle 1: Herstellung von N,N'-Diisopropylethylendiamin (DIPEDA) Salz
Beispiel 5
Eine getrocknete konzentrierte Lösung von Clavulansäure in Ethylacetat (300 cm³, 25,2 g/l) wurde mit Methanol (50 cm³) und Aceton (50 cm³) verdünnt. N,N'-Diisopropylethylendiamin (4,1 cm³, 20% Überschuss) wurde in kleinen Portionen während 5 Minuten zugegeben. Die resultierende heterogene Mischung wurde bei 0°C für eine Stunde gerührt und das ausgefallene Produkt wurde gefiltert und wie in Beispiel 3 beschrieben behandelt, um Clavulansäure DIPEDA Salz (9,61 g, Ausbeute 74%, Gehaltsbestimmung 58%) zu ergeben.
Die Ergebnisse von analogen Verfahren, in welchen das Ethylacetatextrakt mit einer Mischung von verschiedenen wassermischbaren Lösungsmitteln verdünnt wird, ist in Tabelle 2 gezeigt.
Tabelle 2: Herstellung von N,N'-Diisopropylethylendiamin (DIPEDA) Salz in Drei-Lösungsmittel-Mischungen
Beispiel 6
Eine Lösung von Clavulansäure in Ethylacetat (1 l, 29,8 g/l) wurde mit Acetonitril (330 cm³) verdünnt und das Verfahren wurde wie in Beispiel 3 fortgesetzt, um Clavulansäure DIPEDA Salzkristalle (38,9 g, Ausbeute 77 %, Gehaltsbestimmung 59%) zu ergeben.
Beispiel 7
Eine Lösung von Clavulansäure in Ethylacetat (1 l, 22,1 g/l) wurde mit verschiedenen Mengen von Methanol verdünnt, mit 10% Überschuss N,N'-Diisopropylethylendiamin behandelt und dem Verfahren von Beispiel 3 wurde gefolgt. Die Ergebnisse werden in Tabelle 3 gezeigt.
Tabelle 3: Herstellung von N,N'-Diisopropylethylendiamin (DIPEDA) Salz unter Verwendung von verschiedenen Volumen von Methanol

Claims

Verfahren zur Herstellung und/oder Reinigung von Clavulansäure oder deren pharmazeutisch akzeptablem Salz oder Ester, das die folgenden Schritte einschließt: a. Zugeben eines zusätzlichen Lösungsmittels, das ausgewählt ist aus: C₁ bis C₆ Alkoholen und deren Mischungen zu einer trockenen Lösung von Clavulansäure in einem mit Wasser nicht mischbaren Lösungsmittel; b. Kontaktieren der Lösung mit N,N'-Diisopropylethylendiamin; c. Isolieren des gebildeten Aminsalzes von Clavulansäure; und d. Umwandeln des Aminsalzes in Clavulansäure oder deren pharmazeutisch akzeptablem Salz oder Ester.
Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei das zusätzliche Lösungsmittel ausgewählt ist aus: Methanol, Ethanol, Isopropanol, n-Butanol und Isobutanol.
Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei das zusätzliche Lösungsmittel Methanol ist.
Verfahren gemäß Anspruch 3, wobei das mit Wasser nicht mischbare Lösungsmittel Ethylacetat ist, das Verhältnis von Ethylacetat zu Methanol 4 : 1 bis 2 : 1 beträgt.
Verfahren gemäß Anspruch 4, wobei das Verhältnis 3 : 1 beträgt.
Verfahren zur Separierung von Clavulansäure oder deren pharmazeutisch akzeptablem Salz oder Ester aus einer Clavam-2-Carbonsäure-Verunreinigung in einer gefilterten Fermentationskulturlösung, das die Verwendung eines in einem vorherigen Anspruch definierten Verfahrens umfasst.