ES2260047T3 - Proceso de etapa unica para la preparacion de 7,16-deoxi-2-aza-10-o-cladinosil-12-o-desosaminil-4,5-dihidroxi-6-etil-3,5,9,11,13,15-hexametilbiciclo(11.2.1)hexadeca-1(2)-en-ona y obtencion de una forma nueva de 9-deoxo-9a-metil-9a-homoeritromicina a. - Google Patents

Abstract

Proceso mejorado para la preparación de 7,16-dioxa-2-aza-10-O-cladinosil-12-O-desosaminil-4,5-dihidroxi-6-etil-3,5,9,11,13,15- hexametilbiciclo[11.2.1]hexa-deca-1(2)-en-8-ona a partir de eritromicina A, la cual consiste en obtenerla en un solo paso a partir de la eritromicina A, en buen rendimiento y bajo condiciones suaves y adecuadas para su producción. La transformación de la eritromicina A, hasta un compuesto intermediario, denominado 6,9-iminoéter, el cual se obtiene en un solo paso, se realiza a través de la formación "in situ" de la mesitilensulfoniloxima de la eritromicina, la cual en presencia de una base en acetona acuosa sufre una transposición de Beckmann, dando lugar al iminoéter, por asistencia del hidroxilo en posición 6 del anillo macrólido; este intermediario, es transformado al antibiótico denominado 9-desoxo-9a-aza-9a-metil-9a-homoeritromicina A, el cual es obtenido por precipitación apropiada en hexano, lográndose así una forma novedosa correspondiente con una estructuracristalina anhidra, con características físicas diferentes a las de las formas hasta ahora conocidas.

Description

Proceso de etapa única para la preparación de 7,16-deoxi-2-aza-10-O-cladinosil-12-O-desosaminil-4, 5-dihidroxi-6-etil-3,5,9,11,13,15-hexametilbiciclo[11.2.1]hexadeca-1(2)-en-ona y obtención de una forma nueva de 9-deoxo-9a-metil-9a-aza-9a-homoeritromicina A.

Campo de la invención

La presente invención consiste en la formación de un producto intermedio llamado 6,9-iminoéter en una etapa única a partir de eritromicina, que se transforma en una forma nueva y útil de azitromicina, que se recupera por medio de la precipitación en hexano.

Antecedentes de la invención

El antibiótico con nombre de la IUPAC 9-deoxo-9a-metil-9a-aza-9a-homoeritromicina A, y nombre genérico azitromicina es un bactericida de amplio espectro derivado de la eritromicina A. Difiere estructuralmente de la eritromicina A debido a la inserción de un fragmento de nitrógeno metilado en la posición 9a en el anillo de lactona para crear un macrólido de 15 miembros. La modificación estructural mejora significativamente la efectividad del antibiótico contra las bacterias con pared celular defectuosa, tales como, Mycoplasma pneumoniae, Chlamydia trachomatis, Chlamydia pneumoniae, etc. o el complejo Mycobacteria avium, y consigue concentraciones más elevadas en el organismo.

La azitromicina fue descubierta por Kobrehel y col., y fue patentada en primer lugar en Yugoslavia con el número de documento P592/81, y posteriormente en Bélgica con el número de documento 892357, con el nombre de N-metil-11-aza-10-deoxi-10-dihidroeritromicina A. La secuencia de reacciones utilizada para transformar eritromicina A (1) en azitromicina (5), descritas en la bibliografía, incluye 4 etapas principales, ilustradas en la Figura 1, que se describen a continuación de forma general.

a) Formación de la oxima (2)

La oxima se forma a partir de eritromicina A (1) por medio de la reacción con hidrocloruro de hidroxilamina en metanol.

b) Transposición de Beckmann de la oxima (2)

La participación intramolecular del grupo vecinal 6-hidroxilo se observa cuando se realiza la transposición de Beckmann a 0°C con cloruro de p-toluensulfonilo en acetona acuosa, produciendo el 6,9-iminoéter (3). Este iminoéter (3) y el proceso utilizado para obtenerlo se han descrito en la patente mundial 26.758, y en la patente europea 0137132. En la patente de EE.UU. Nº 4.328.334, este iminoéter se asigna erróneamente a la estructura de una lactama obtenida utilizando la transposición de Beckmann a partir de la oxima de la eritromicina A (1).

c) Reducción del iminoéter (3)

La reducción del iminoéter (3) a la amina secundaria (4) con borohidruro sódico en metanol (J. Chem. Soc. Perkin Trans. 1, 1986, 1881; J. Org. Chem. 1997, 62, 7479-7481) o mediante hidrogenación catalítica en presencia de dióxido de platino y ácido acético como disolvente (Tetrahedron Lett. 1994, 35, 3025).

d) Metilación reductiva de la amina secundaria (4) para obtener la azitromicina (5)

Este proceso se describe en la patente de EE.UU. Nº 4.517.359, y en J. Chem. Res. 1988, 132. Consiste básicamente en la reacción de Escheweiler-Clarke y utiliza para la metilación formaldehído en ácido acético o formaldehído, y ácido fórmico en tetracloruro de carbono o cloroformo (Figura 1). La mayor dificultad de estas reacciones, tal como están descritas, es la formación de ciertas impurezas, tales como formamida, derivada de la amina 9-deoxi-9a-aza-9a-homoeritromicina A.

Recientemente, se ha descrito un procedimiento alternativo en el que el iminoéter (3) se puede reducir y posteriormente el producto obtenido se puede someter a una metilación reductiva en la presencia de formaldehído junto con un metal noble como catalizador, sin la necesidad de aislar el producto intermedio (Figura 1). Bajo estas condiciones, los presentes inventores obtienen azitromicina con una elevada pureza y un elevado rendimiento en una etapa única a partir del iminoéter (3) (patente europea 0879823 A1).

Adicionalmente, la solicitud de patente WO 00/278596 describe un procedimiento para la síntesis de 9-oxo-9a-aza-9a-homoeritromicina A, útil para escala industrial. Sin embargo, la forma cristalina dada a conocer por los autores tiene un contenido en agua del 8 al 10%.

Estudios para elucidar la estructura de la azitromicina han sacado a la luz dos formas cristalinas que corresponden a las formas monohidratada y dihidratada (Documento PCT/US87/01612, y J. Chem. Res. 1988, 132). Además, la patente PCT/US87/01612 atribuye a la azitromicina patentada por Kobrehel y col. (patente yugoslava P592/81, patente belga 892357 y patente de EE.UU. Nº 4.517.359) que es la forma amorfa.

La presente invención pretende ofrecer una alternativa a los procedimientos conocidos, para formar el 6,9-iminoéter intermedio en un etapa única a partir de eritromicina, a efectos de obtener 9-deoxo-9a-metil-9a-aza-9a-homoeritromicina A, que es una mejora evidente sobre los procedimientos de preparación existentes.

Un propósito adicional de la presente invención es preparar una forma novedosa de 9-deoxo-9a-metil-9a-aza-9a-homoeritromicina A con características físicas diferentes de las detectadas hasta ahora.

Descripción de la invención

Todos los procedimientos descritos hasta la fecha para la preparación azitromicina (5) implican la formación de la oxima (2) a partir de la eritromicina A (Figura 1) mediante el tratamiento de la eritromicina en metanol con hidrocloruro de hidroxilamina y una base a temperatura de reflujo durante, como mínimo, 10 horas. Esta oxima se aísla, se purifica y posteriormente se somete a una transposición de Beckmann para obtener el producto intermedio (3) (Figura 1) en acetona acuosa en presencia de cloruro de p-toluensulfonilo y una base durante 2 horas a 5°C y 2 horas más a temperatura ambiente. El aspecto innovador de esta invención es que el iminoéter (3) se prepara en una etapa única (Figura 2) a partir de la eritromicina A (1), que es operativa y económicamente más viable que los procedimientos anteriormente mencionados. La reacción descrita en esta invención consiste en el tratamiento de una solución de eritromicina A (1) en acetona con O-mesitilensulfonilhidroxilamina (MSH), para formar "in situ" la mesitilensulfoniloxima de la eritromicina A la cual, al tratarse con una base acuosa (bicarbonato sódico) a 0°C, experimenta una transposición de Beckmann, dando origen al 6-9-iminoéter intermedio (3) (Figura 2). Las condiciones de reacción son suaves, con tiempos cortos y el reactivo utilizado en esta transformación (MSH) se prepara fácilmente, tal como se describe en Tetrahedron Lett. Nº 40, pág. 4133-4135 (1972). Además, el procedimiento descrito en la presente invención es escalable para producción industrial. Después de la preparación del producto intermedio (3) (Figura 2), es posible obtener la azitromicina (5) por medio de reducción catalítica seguida de metilación reductiva utilizando técnicas habituales descritas en la bibliografía (véase por ejemplo M. Hudlicky, Reductions in Organic Chemistry 2ª edición., monografías ACS 188, 1996 o S. H. Pine y B. L. Sánchez, J. Org. Chem. 36, 829-832 (1971).

El procedimiento para la producción del compuesto intermedio (3), llamado 7,16 deoxi-2-aza-10-O-cladinosil-12-O-disosaminil-4, 5-dihidroxi-6-etil-3, 5, 9, 11, 13, 15-hexametilbiciclo[11.2.1]hexadec-1(2)-en-8-ona se describe a continuación, utilizando el ejemplo siguiente:

Ejemplo 1

Una solución de eritromicina A (6,0 g, 0,082 moles) en 30 ml de acetona, en una atmósfera de N_{2} se enfrió hasta 0°C, y se añadieron 1,62 g (1,05 equiv.) de O-(mesitilensulfonil)hidroxilamina (MSH). Se mantuvo la agitación a 0°C durante 5 minutos y se permitió que la temperatura aumentara hasta temperatura ambiente, manteniendo la agitación durante una hora adicional. A continuación, la mezcla de reacción se enfrió de nuevo a 0°C, y se añadió gota a gota una solución de 2,75 g (0,032 mol) de bicarbonato sódico en 30 ml de agua, manteniendo la temperatura interna entre 0 y 5°C; el tiempo de adición fue de 30 minutos, y al finalizar la adición de la solución anteriormente mencionada se permitió que la temperatura aumentara hasta temperatura ambiente y la mezcla se agitó durante 2 horas adicionales. Finalmente, se evaporó la acetona a presión reducida y el residuo acuoso se ajustó a un pH de 5,5 con HCl 2 N. Se extrajo esta fase con CH_{2}Cl_{2} dos veces (20 ml). La extracción se repitió a un pH de 6,0 (2 x 20 ml) y finalmente a un pH de 8,0 (3 x 20 ml). Los extractos a pH 8,0 se secaron con carbonato potásico y se evaporaron hasta sequedad, obteniéndose 4,48 gramos (75%) del compuesto (3). El iminoéter (3) obtenido se redujo mediante hidrogenación catalítica en níquel Raney W6, que contiene del 10% al 11% de aluminio, bajo una presión de 85 bares. Se aisló la amina cíclica obtenida y se disolvió en cloruro de metileno para someterse a la metilación reductiva, utilizando ácido fórmico al 88%, formaldehído al 33% y formiato sódico (S. H. Pine y B. L. Sánchez, J. Org. Chem. 36, 829-832 (1971)). La reacción tiene lugar a 80°C y dura 24 horas. Al final de la reacción, el pH se ajusta a 8 con NaOH y se separa la fase orgánica. La fase acuosa se extrajo varias veces con cloruro de metileno, los extractos se combinan con la fase orgánica, la mezcla se seca con un agente desecante tal como sulfato sódico, se evapora el cloruro de metileno y el sólido obtenido se lava con agua y se seca en un horno El sólido se disuelve en hexano y, bajo las condiciones de reflujo apropiadas, precipita un sólido blanco cristalino que, por medio de la resonancia magnética nuclear de ^{13}C y la espectrometría de masas, se identifica como el compuesto 9-deoxo-9a-metil-9a-aza-9a-homoeritromicina A. Los desplazamientos químicos que caracterizan el espectro de ^{13}C (CDCl_{3}) son los siguientes: 178,9 ppm, 149,9 ppm, 102,8 ppm, 94,3 ppm, 83,18 ppm (el espectro se muestra en la Figura 3). El peso molecular determinado por espectrometría de masas es de 748, y el patrón de fragmentación es consistente con el de una molécula de 9-deoxo-9a-metil-9a-aza-9a-homoeritromicina A (el espectro de masas se muestra en la Figura 4).

El punto de fusión del cristal, determinado mediante el procedimiento de Fisher Jones, es de 188°C a 189°C. Utilizando Análisis Térmico de Barrido Diferencial, se obtiene una endoterma a 187,70°C el gráfico correspondiente se muestra en la Figura 5. El cálculo de la rotación especifica da un valor de de -0,36 (1% en CHCl_{3}). Estos parámetros son claramente diferentes de los valores encontrados para otras formas de azitromicina patentadas hasta la fecha. De este modo, los presentes inventores encuentran que la azitromicina descrita por Kobrehel y col. (patente yugoslava 592/81, patente belga 892357, patente de EE.UU. Nº 4,517,359, patente mejicana 9100364) tiene un punto de fusión de 113°C a 115°C y su rotación especifica es de -37,0 (1% en CHCl_{3}). La azitromicina patentada por Bright (patente de EE.UU. Nº 4,747,668) tiene un punto de fusión de 142°C (en su forma recristalizada), y la azitromicina cristalina dihidratada tiene un punto de fusión de 125°C y una rotación especifica de -41,4 (1% en CHCl_{3}) (patente PCT/US87/0612, y patente mejicana 176627).

El espectro de infrarrojo del nuevo cristal muestra cuatro señales de intensidad media en la región de 3000 cm^{-1} a 3700 cm^{-1}, localizadas a, aproximadamente, 3600 cm^{-1}, 3553 cm^{-1}, 3375 cm^{-1}, y 3075 cm^{-1}. Por el contrario, no muestra la señal intensa descrita para la forma dihidratada (patente PCT/US87/01612) localizada a 3488 cm^{-1}, o aquéllas localizadas a 2089 cm^{-1} y 1644 cm^{-1}. En contraste, el espectro del nuevo cristal muestra dos señales alrededor de 2365 cm^{-1}. El espectro de infrarrojo del cristal obtenido se muestra en la Figura 6.

El cálculo de la cantidad de agua presente en el nuevo cristal utilizando el procedimiento de Karl Fisher dio un valor del 0,65%. Utilizando análisis termogravimétrico los presentes inventores obtuvieron una pérdida igual a un 0,6% al calentar a 200°C a una velocidad de 30°C por minuto. La Figura 7 muestra el gráfico obtenido utilizando este procedimiento. Estos resultados indican que el agua presente en la muestra corresponde a humedad absorbida de la atmósfera y no a agua de hidratación (definida como moléculas de agua que forman parte de la red cristalina), ya que el mínimo teórico que corresponde a una molécula de agua de hidratación sería del 2,35% de su peso total. Esta conclusión de que el agua detectada corresponde solamente a humedad se corrobora por el análisis elemental de la muestra, obteniéndose la proporción: C 60,59%, H 10,06%, N 3,65%, O 25,77%, que coincide con la fórmula condensada C_{38}H_{72}N_{2}O_{12}.

Basado en las características físicas identificadas para el nuevo cristal, los presentes inventores concluyen que la nueva forma física es claramente diferente en sus propiedades de los tipos de azitromicina patentados hasta la fecha. Para confirmar esta conclusión, la estructura se elucidó mediante difracción de rayos X de un monocristal, encontrándose que ésta coincide con la forma cristalina anhidra, con un sistema cristalino tetragonal y el grupo espacial P4_{2}2_{1}2. Estos y otros datos cristalográficos a partir del análisis difracción se comparan con datos descritos para la forma cristalina dihidratada en la Tabla 1 (J. Chem. Res. 152-153 (1998)). La Figura 8 muestra la estructura molecular de la azitromicina cristalina anhidra, y la Figura 9 ilustra el empaquetado molecular correspondiente.

TABLA 1 Datos cristalográficos para la forma cristalina anhidra y comparación con los datos descritos para la forma cristalina dihidratada de la azitromicina

	Anhidra	Dihidratada
Sistema Cristalino	Tetragonal	Ortorrómbica
Grupo Espacial	P4_{2}2_{1}2	P2_{1}2_{1}2_{1}
Constantes de Celda	A = 14,452 \ring{A}	a = 17,860 \ring{A}
	B = 14,452 \ring{A}	b = 16,889 \ring{A}
	C = 41,645 \ring{A}	c = 14,752 \ring{A}
Volumen	8698 \ring{A}^{3}	4449,8 \ring{A}^{3}
Densidad calculada	1,144 g/cm^{3}	1,177 g/cm^{3}
\lambda (Cu-K\alpha)	1,5418 \ring{A}	1,5418 \ring{A}
Número de reflexiones	3412	3846
R	0,0546	0,077

Según definiciones existentes (por ejemplo, J. P. Glisker, Crystal Structure Analysis for Chemists and Biologists, VCH publishers, 1994, página 657, y H. G. Brittain, Physical Characteristics of Pharmaceutical Solids, Marcel Dekker, Inc., 1995, pagina 108) las formas físicas hidratadas de la azitromicina descritas en la patente de EE.UU. No 4.474.768 y en el documento PCT/US87/01612 son formas pseudo-polimórficas de la forma cristalina anhidra obtenida en la presente invención, mientras que las formas físicas descritas por Kobrehel y col. (patente yugoslava 592/81, patente belga 892357, patente de EE.UU. Nº 4.517.359, patente mejicana 9100364), según la patente PCT/US87/01612 corresponden a la forma amorfa.

Además de sus características novedosas, la forma física obtenida tiene características físicas que la hace útil en la preparación de preparaciones farmacéuticas, con ventajas significativas sobre las formas existentes hasta la fecha. De este modo, la patente PCT/US87/0612 indica que las formas descritas por Kobrehel y col. (patente yugoslava 592/81, patente belga 892357, patente de EE.UU. Nº 4.517.359, patente mejicana 9100364) y por Bright (patente de EE.UU. Nº 4.474.768) son altamente higroscópicas, lo que complica significativamente la producción de preparaciones farmacéuticas. En contraste, la forma cristalina anhidra obtenida en la presente invención, cuando se expone a condiciones ambientales, a un promedio de humedad relativa del 45%, durante diez días, aumenta su contenido en humedad solamente un 0,55%, mientras que una muestra de referencia de la azitromicina dihidratada aumentó su contenido en humedad un 1% en el mismo tiempo. Estos datos son indicativos de la estabilidad de la azitromicina cristalina anhidra cuando se expone a la humedad, que la hace útil en la producción de preparaciones farmacéuticas y representa una ventaja significativa sobre las formas más higroscópicas.

Con el objeto de ensayar la eficiencia de la azitromicina cristalina anhidra en la producción de preparaciones farmacéuticas, se prepararon tabletas de 500 mg de azitromicina con un peso total de un gramo. Se determinó el perfil de disolución de estas tabletas, y se comparó con el perfil de disolución de tabletas preparadas con la misma preparación utilizando azitromicina dihidratada. Los disolventes utilizados, y el procedimiento seguido, fueron similares a los indicados para cápsulas en la U.S. Farmacopoeia 2000, página 186. Los valores de disolución obtenidos para las tabletas preparadas con la azitromicina cristalina anhidra fueron significativamente más elevados que los obtenidos para la forma dihidratada. Esta propiedad da a la forma cristalina anhidra descrita en la presente invención ventajas prácticas significativas sobre la forma dihidratada, dado que la solubilidad aumentada de la preparación farmacéutica generalmente implica una mayor biodisponibilidad del fármaco, y en consecuencia aumenta su efectividad terapéutica.

Las dos características descritas anteriormente para la forma cristalina anhidra, sus cualidades de baja higroscopia, y el hecho de que sus preparaciones farmacéuticas tengan una disolución adecuada, que ofrecen incluso una solubilidad más alta que la preparación equivalente utilizando la forma dihidratada, da a la nueva forma cristalina descrita en la presente invención ventajas prácticas significativas sobre las formas de azitromicina descritas hasta la fecha.

Claims (6)

1. Proceso de etapa única para la preparación de 7,16-deoxi-2-aza-10-O-cladinosil-12-O-desosaminil-4,5-dihidroxi-6-etil-3,5,9,11,13,15-hexametilbiciclo [11.2.1]hexadec-1(2)-en-8-ona, caracterizado por la reacción de la eritromicina A en acetona con O-mesitileno sulfonilhidroxilamina, y el tratamiento de la mezcla resultante con bicarbonato sódico acuoso para obtener un compuesto intermedio 6,9-iminoéter o nombre de la IUPAC 9-deoxo-6-deoxi-6,9-epoxi-9,9a-didehidro-9a-aza-9a-homoeritromicina A.

2. El proceso, según la reivindicación 1, que comprende adicionalmente la reducción del 6,9-iminoéter mediante hidrogenación catalítica o con borohidruro sódico para formar 9-deoxo-9a-aza-9a-homoeritromicina A.

3. El proceso, según la reivindicaciones 1 y 2, que comprende adicionalmente la reacción de la 9-deoxo-9a-aza-9a-homoeritromicina A bajo condiciones de Eschweiler-Clark para formar [2R-(2R*, 3S*, 4R*, 5R*, 8R*, 10R*, 11R*, 12S*, 13S*, 14R*)]-13-[(2, 6-Dideoxi-3-C-metil-3-O-metil-\alpha-L-ribo-hexopiranosil)oxi]-2-etil-3, 4, 10-trihidroxi-3, 5, 6, 8, 10, 12, 14-heptametil-11-[[3,4,6-trideoxi-3-(dimetilamino)-\beta-D-xilo-hexopiranosil)oxi]-1-oxa-6-azaciclopentadecan-15-ona cruda (o nombre de la IUPAC 9-deoxo-9a-metil-9a-aza-9a-homoeritromicina A).

4. El proceso, según las reivindicaciones 1 a 3, que comprende adicionalmente la cristalización apropiada en hexano, del compuesto obtenido en la etapa de proceso descrita en la reivindicación 3, para obtener una nueva forma de la [2R-(2R*, 3S*, 4R*, 5R*, 8R*, 10R*, 11R*, 12S*, 13S*, 14R*)]-13-[(2, 6-Dideoxi-3-C-metil-3-O-metil-\alpha-L-ribo-hexopiranosil)oxi]-2-etil-3, 4, 10-trihidroxi-3, 5, 6, 8, 10, 12, 14-heptametil-11-[[3,4,6-trideoxi-3-(dimetilamino)-\beta-D-xilo-hexopiranosil)oxi]-1-oxa-6-azaciclopentadecan-15-ona, caracterizada por una estructura cristalina anhidra.

5. El compuesto [2R-(2R*, 3S*, 4R*, 5R*,8R*, 10R*, 11R*, 12S*, 13S*, 14R*)]-13-[(2, 6-Dideoxi-3-C-metil-3-O-metil-\alpha-L-ribo-hexopiranosil)oxi]-2-etil-3, 4, 10-trihidroxi-3, 5, 6, 8, 10, 12, 14-heptametil-11-[[3,4,6-trideoxi-3-(dimetilamino)-\beta-D-xilo-hexopiranosil)oxi]-1-oxa-6-azaciclopentadecan-15-ona, caracterizado porque tiene una forma cristalina anhidra, teniendo dicha forma cristalina anhidra las propiedades físicas siguientes: a) los desplazamientos químicos principales determinados por Resonancia Magnética Nuclear de ^{13}C se localizan en 178,9 ppm, 149,9 ppm, 102,8 ppm, 94,3 ppm, 83,18 ppm: b) el punto de fusión está entre 188°C y 189°C: c) la endoterma de análisis térmico de barrido diferencial está a 187,70°C; d) rotación especifica de -36 (1% en CHCl_{3}); e) las principales señales del espectro de infrarrojo localizadas en 3650 cm^{-1}, 3600 cm^{-1}, 3553 cm^{-1}, 3375 cm^{-1}, y 3075 cm^{-1}, 2950 cm^{-1}, 2945 cm^{-1}, 1750 cm^{-1}; e) la difracción de rayos X muestra un sistema cristalino tetragonal de grupo espacial P4_{2}2_{1}2, con constantes de celda a = 14,452 \ring{A}, b = 14,452 \ring{A}; C = 41,645 \ring{A} y un volumen de 8698 \ring{A}^{3}.

6. Composiciones farmacéuticas que comprenden una cantidad efectiva de un compuesto, según la reivindicación 5, caracterizadas porque dicha composición farmacéutica es en la forma de una tableta.