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Verfahren zur Herstellung des neuen Dihydrates des
Calciumsalzes von Phenoxymethylpenicillin
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung des neuen Dihydrates des Calciumsalzes von Phenoxymethylpenicillin, welches in Wasser schwerlöslich ist und sich daher zur Herstellung von pharmazeutischen Penicillinpräparaten eignet, die bei parenteraler Injektion, z. B. subkutan oder intramuskular, ein Depot bilden, aus dem das Penicillin langsam resorbiert wird.
SehwerlösIIchePeniciIlinsalze finden ausgedehnte Anwendung zur Herstellung pharmazeutischer Prä-
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Prokainpenicillin, das aber gewisse Nachteile aufweist. So ist die basische Komponente dieses Salzes an sich ein Anasmetikum, das in der medizinischen Praxis ausgedehnte Anwendung findet und bei einigen Patienten allergische Wirkungen hervorruft. In solchen Fällen kann die Anwendung von Prokainpenicillin ernste Nebenwirkungen, bisweilen mit tödliche Verlauf, herbeiführen.
Andere Beispiele von bekannten schwerlöslichen Penicillinsalzen sind die Penicillinsalze von substituierten Alkylendiandnen, wie N, N'- -Dibenzyläthylendiamin. Auch die Verwendung dieses Salzes hat gewisse Nachteile, u. a. deshalb, weil dasSalz eine Aminkomponente enthält, welche unerwünschte physiologische Wirkungen hervorrufen kann.
Es ist angegeben worden, dass Salze der genannten Art aus verschiedenen Penicil1inarten hergestellt werden können, aber die praktisch angewandten Salze waren meist Salze von Benzylpenicillin.
Schon seit einiger Zeit ist es aber bekannt, dass man durch Züchten eines penicillin produzierenden Mikroorganismus in einem Kulturmedium, das die erforderlichen Nährstoffe neben einem zweckmässig ausgewählten Hilfsstoff, dem sogenannten "Precursor" enthält, verschiedene Penicilline erzeugen kann, die der allgemeinen Formel
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entsprechen, worin R ein aliphatisches Radikal mit 2-6 Kohlenstoffatomen, eine Phenylgruppe oder eine monosubstituierte Phenylgruppe bedeutet.
Die freie Säure derjenigen'Penicillinart, bei der R eine Phenylgruppe ist, hat in der letzten Zeit ein besonderes Interesse erregt, weil sich herausgestellt hat, dass diese freie Penicillinsäure eine bemerkenswerte Stabilität gegenüber Säuren aufweist. Die Verbindung eignet sich daher insbesondere für eine orale Anwendung, da sie im Gegensatz zu andern Penicillinarten nicht von der Säure im Magen zerstört wird, sondern ohne wesentliche Aktivitätsverluste durch den Magen in den Darm passieren kann, wo sie absorbiert wird. Da ferner dieses Penicillin in Form der freien Säure in Wasser schwerlöslich ist, lässt es sich leicht in fester kristallinischer Form herstellen, z. B. schon durch Zusatz einer Mineralsäure zu einer Lösung eines Alkalimetallsalzes des Penicillins.
In der Literatur wird dieses Penicillin bisweilen als Phenoxypenicillin bezeichnet, aber hier wird, analog der Bezeichnung Benzylpenicillin, die Bezeichnung Phenoxymethylpenicillin vorgezogen.
Es hat sich nunmehr gezeigt, dass das Phenoxymethylpenicillin ein bisher unbekanntes Calciumsalz bildet, das in kristallinischer Form in Wasser bei 200 C eine Löslichkeit von etwa 1, 1% aufweist. Im Gegensatz zum festen, kristallinischen Phenoxymethylpenicillin in Form der freien Säure, von welchem an-
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gegeben wird, dass es bei etwa 120 - 1280 C schmilzt, besitzt das genannte Calciumsalz keinen wohldefinierten Schmelzpunkt, sondern zersetzt sich beim Erhitzen. So beginnt es bei etwa 1750 C eine gelbliche Farbe anzunehmen und wird bei etwa 200 - 2100 C schwarzbraun, wobei eine schwache Gasentwicklung zu beobachten ist.
Bei der Ermittlung des Wassergehaltes des festen, kristallinischen Calclumsalzes von Phenoxymethyl- penicillin nach dem Karl Fischer-Verfahren ergeben sich Werte zwischen 4 und 5%. Es scheint, als ob die Werte sich um einen Gehalt von 4, 65% HO gruppieren, welcher der für die FormelleHN0 S) Ca.
2H20 berechnete ist, und es ist anzunehmen, dass das Salz diese Formel hat. 16 17 2
Wenn man ungesättigte, wässerige Lösungen des Calciumsalzes von Phenoxymethylpenicillin herstellt und die Lösungen einer Gefriertrocknung im Vakuum unterwirft, erhält man feste, trockene Produkte, die nicht kristallinisch sind. Werden diese Produkte in Wasser gelöst, bilden sich klare Lösungen, aus welchen nach kurzer Zeit eine Fällung des Calciumsalzes in kristallinischer Form erfolgt. Das durch Gefriertrock- nen hergestellte Produkt lässt sich in der Regel nicht im wasserfreien Zustand erhalten, sondern enthält eine recht bedeutende Wassermenge, z. B. 6:to, wie durch Titreren nach Karl Fischer ermittelt werden kann.
Wie erwähnt, ist aber das Produkt nicht kristallinisch.
Wenn man das durch Gefriertröcknen hergestellte Caiciumsalz über Phosphorpentoxyd trocknet, ist es möglich, den Wassergehalt bis auf weniger als 0, 50/0 - in der erwähnten Weise ermittelt-zu reduzieren, aber ein kristallinisches Produkt wird dennoch nicht erhalten.
Das Verfahren zur Herstellung des neuen Dihydrates des Calciumsalzes von Phenoxymethylpenicillin durch Umsetzung einer Lösung vonPhenoxymethylpenicillin oder einem seiner Salze mit einem Calciumsalz oder Calciumhydroxyd bei einer etwa 400 C nicht übersteigenden Temperatur und Isolierung des gebildeten Salzes ist erfindungsgemäss dadurch gekennzeichnet, dass die Umsetzung in Gegenwart von mindestens der für die Hydratbildung erforderlichen Wassermenge und unter Beschränkung auf eine solche Lösungsmittelgesamtmenge durchgeführt wird, dass das kristalline Salz direkt aus der Lösung anfällt. Die Umsetzung zum Calciumsalz kann auch in einer gesättigten Lösung des Phenoxymethylpenicillins oder eines seiner Salze erfolgen,
in der noch festes Phenoxymethylpenicillin oder sein Salz suspendiert ist.
Das Verfahren gemäss der Erfindung lässt sich in Wasser oder in einem wässerigen Medium durchführen, aber man kann auch ein organisches Lösungsmittel verwenden, in welchem das freie Phenoxymethylpenicillin oder ein Salz desselben löslich ist, vorausgesetzt, dass die für die Kristallisation erforderliche Wassermenge in der Lösung anwesend ist.
Wenn man also die freie Phenoxymethylpenicillinsäure in Form einer Lösung in Butyl- oder Amylace- tat verwendet, wie man sie in der Regel bei dem allgemein angewandten Verfahren zur Konzentration und Reinigung des rohen Phenoxymethylpenicillins gewinnt, das in dem Kulturmedium entsteht, lässt sich diese Lösung mit einer wässerigen Lösung oder einer Suspension von Calciumhydroxyd behandeln, indem man im letzteren Falle vorzugsweise die Suspension zu der Lösung des Phenoxymethylpemcillins unter starkem Umrühren der Mischung zusetzt.
Wenn das Penicillin in Form der freien Säure, z. B. in einer Lösung der genannten Art, mit einem Calciumsalz umgesetzt wird, soll dieses ein Salz einer Säure mit einer niedrigeren Dissoziationskonstante als die der Phenoxymethylpenicillinsäure sein.
Hat man ein wasserlösliches Salz des Phenoxymethylpenicillins, z. B. das Natrium-, Kalium-oder Ammoniumsalz, oder ein Aminsalz, z. B. das Cyldohexylaminsalz, wird das Calciumsalz vorzugsweise dadurch hergestellt, dass man eine wässerige Lösung des Phenoxymethylpenicillinsalzes mit einer wässerigen Lösung eines wasserlöslichen Calciumsalzes, z. B. Calciumchlorid, mischt. Alle genannten Reaktionen finden am besten bei einer zweckmässig niedrigen Temperatur, vorzugsweise unter 40 C, statt, um einen Verlust der Penicillinaktivität zu vermeiden. Die folgenden Beispiele dienen zur Illustration des erfindungsgemässen Verfahrens.
1. 58, 5 g Kaliumphenoxymethylpenicillinat werden bei 200 C in 365 ml Wasser gelöst, dem vorher 10 nü einer 2-normalen wässerigen Lösung von Natriumacetat zugesetzt sind, um den PH-Wert der Lösung während der nachfolgenden Zugabe von Calciumchlorid, welches ein wenig HC1 enthalten kann, zwischen 7 und 8 zu halten. Danach werden 60 ml einer halb gesättigten wässerigen Lösung von Caicium- chlorid langsam zugesetzt. Die Zugabe erfolgt unter Umrühren bei 200 C. Die hiedurch gefällten Kristalle werden mit Wasser und dann mit Aceton gewaschen und im Vakuum über Phosphorpentoxyd getrocknet. Die Ausbeute ist 55,0 g, und das Calciumsalz hat eine Stärke von 1554 int. Penicillineinheiten je mg, iodometrisch ermittelt, und enthält, wie durch Titrieren nach der Methode von Karl Fischer ermittelt werden konnte, 4, 60% Wasser.
Die Löslichkeit in Wasser bei 200 C ist l, 101o und bei 00 C 1, 091o.
Die Differenz ist aber geringer als die Versuchsgenauigkeit.
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sionsmedium ausser den Calciumionen. die von Calciumphenoxymethylpenicillinat herrühren, noch weitere Mengen an Calciumionen einführen, indem man z. B. der Suspension ein lösliches Calciumsalz, wie Calciumchlorid, zusetzt. Hiedurch vermindert man die Löslichkeit des Calciumphenoxymethylpenicilli- nats und erhöht infolgedessen die chemische Stabilität desselben. Um das Ausscheiden der suspendierten Kristalle in Form einer Schicht oder eines Kuchens zu verhindern, welcher sich nicht leicht wieder im Medium suspendieren lässt, können Mittel zugesetzt werden, die die Viskosität des Suspensionsmediums erhöhen.
Derartige Mittel sind an sich bekannt und als Beispiele können Carboxymethylcellulose, Polyvinylpyrrolidon und Gelatine genannt werden. Ferner kann man zur Erleichteriing der Neubildung der Suspension einen oberflächenaktiven Stoff, z. B. Lecithin, oberflächenaktive Aminsalze, wie Cetylpyridini- umchlorid oder die unter dem Warenzeichen "Tween" auf dem Markt befindlichen oberflächenaktiven Stoffe, zusetzen.
Zur biologischen Nachprüfung der Aktivität des erfindHHgsgemS. S erhaltenes Calciumsalzes wurde eine Suspension in folgender Weise hergestellt :
1, 2 g Lecithin werden in 60 ml Äther gelöst, und die Lösung wird durch ein Glasfilter G 5 sterilfil-
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werden in der Lösung so lange verrührt, bis alle Partikeln befeuchtet sind, und dann wird der Äther durch Verdampfen im Vakuum oder durch schwaches Erhitzen entfernt. Der geirociaiete Stoff wird aseptisch durch ein Sieb mit einer Maschenweite von 0, 13 mm passiert.
2, 7 g Carboxymethylcellulose werden in Wasser unter IcräftigemUmrühreE in einem Waring-Mischer gelöst, und die gebildete Lösung wird während 20 Minuten auf 1200 C erhitzt, wonach der Lösung Phenylmercuriacetat bis zu einer Konzentration von 1 : 20000 zugesetzt wird. Die Viskosität soll bei Messung mit einem Rotationsviskosimeter bei 20 C 35 - 40 cP betragen.
30, 0 g von dem mit Lecithin behandeiten Calciumsalz aus Phenoxymethylpenicillin werden in 50 ml der sterilen Lösung von Carboxymethylcellulose zur Bildung einer homogenen Suspension verrührt, dann noch Carboxymethylcelluloselösung zugesetzt, bis das Volumen 100 ml besagt, wonach homogenisiert wird. Die gewonnene Suspension enthält 300 mg des Calciumsalzes je ml.
Bei Anwendung einer solchen Suspension zur intramuskulären Injektion auf gesunde Personen ermittelt man die in der folgenden Tabelle angeführten Penicillin-Konzentrationen in dem Blutserum nach den angegebenen Intervallen, wenn jede Injektion 200 mg des Calciumsalzes von Phenoxymethylpenicillin. enthält. Zum Vergleich sind die Konzentrationen des Penicillins im Blutserum nach Eingabe von 300 mg Prokainpenicillin angegeben.
Tabelle I
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<tb>
<tb> Calciumphenoxymethylpenicillinat <SEP> in <SEP> f1 <SEP> g <SEP> je <SEP> ml <SEP> Serum.
<tb>
Person <SEP> 1 <SEP> Stunde <SEP> 2 <SEP> Stunden <SEP> 4 <SEP> Stunden <SEP> 8 <SEP> Stunden <SEP> 12 <SEP> Stunden <SEP> 24 <SEP> Stunden
<tb> A <SEP> 1,9 <SEP> 1,1 <SEP> 0,2 <SEP> 0,06 <SEP> 0,06 <SEP> 0,06
<tb> B <SEP> 0, <SEP> 7 <SEP> 0, <SEP> 6 <SEP> 0, <SEP> 3 <SEP> 0, <SEP> 25 <SEP> 0, <SEP> 15 <SEP> 0, <SEP> 06 <SEP>
<tb> C <SEP> 1, <SEP> 7 <SEP> 1, <SEP> 1 <SEP> 0. <SEP> 5 <SEP> 0, <SEP> 08 <SEP> 0, <SEP> 06 <SEP> 0, <SEP> 06 <SEP>
<tb> D <SEP> 1, <SEP> 8 <SEP> 0, <SEP> 8 <SEP> 0,1 <SEP> 0, <SEP> 07 <SEP> 0, <SEP> 06 <SEP> 0, <SEP> 06 <SEP>
<tb> E <SEP> 0, <SEP> 3 <SEP> 0, <SEP> 2 <SEP> 0,2 <SEP> 0, <SEP> 28 <SEP> 0, <SEP> 17 <SEP> 0, <SEP> 06 <SEP>
<tb> Durchschnitt <SEP> 1, <SEP> 3 <SEP> 0,76 <SEP> 0, <SEP> 26 <SEP> 0, <SEP> 15 <SEP> 0,10 <SEP> 0, <SEP> 06 <SEP>
<tb> Prokainpenicill.
<SEP> 0, <SEP> 59 <SEP> 0, <SEP> 42 <SEP> 0, <SEP> 40 <SEP> 0, <SEP> 45 <SEP> 0, <SEP> 38 <SEP> 0, <SEP> 04 <SEP>
<tb>
Die Tabelle zeigt, dass im Laufe der zwei ersten Stunden das Calciumsalz höhere Penicillinkonzentrationen im Serum erzeugt als Prokainpenicillin, sowie, dass das Calciumsalz eine protrahierte Wirkung hat, die weniger ausgeprägt ist als die des Prokainpenicillins.
Auch ein Präparat für orale Verabreichung wurde nachgeprüft, das auf folgende Weise hergestellt worden war :
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200 g vom Calciumsalz des Phenoxymethylpenicillins werden sorgfältig mit 60 g Kartoffelstärke und 20 g Kaolin vermischt und die Mischung wird mit einer 4%igen Gelatinelösung in Wasser granuliert und das Granulat getrocknet. Dieses wird dann mit 35 g Kartoffelstärke und 35 g Talkum vermischt, die Mischung analysiert und zu Tabletten mit einem solchen Gewicht verformt, dass jede Tablette 200 mg Phenoxymethylpenicillin enthält.
In der folgenden Tabelle II sind die Serumkonzentrationen bei gesunden Personen nach oraler Eingabe einer solchen Tablette mit denjenigen Serumkonzentrationen verglichen, welche bei Eingabe von Tablettes des Kaliumsalzes von Phenoxymethylpenicillin erreicht werden, von welchen-jede 200 mg Phenoxymethylpenicillin enthält.
Tabelle II
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<tb>
<tb> Calciumphenoxypenicillinat <SEP> in <SEP> g <SEP> je <SEP> ml <SEP> Serum.
<tb>
Person <SEP> 1/2 <SEP> Stunde <SEP> 1 <SEP> Stunde <SEP> 2 <SEP> Stunden <SEP> 4 <SEP> Stunden <SEP> 6 <SEP> Stunden <SEP> 7 <SEP> Stunden
<tb> A <SEP> 0, <SEP> 11 <SEP> 1, <SEP> 3 <SEP> 1, <SEP> 4 <SEP> 0, <SEP> 20 <SEP> - <SEP> - <SEP>
<tb> B <SEP> 0, <SEP> 24 <SEP> 1, <SEP> 2 <SEP> 0. <SEP> 9 <SEP> 0, <SEP> 15 <SEP> - <SEP> - <SEP>
<tb> C <SEP> 0, <SEP> 22 <SEP> 1, <SEP> 8 <SEP> 2, <SEP> 4 <SEP> 0, <SEP> 28 <SEP> 0, <SEP> 04 <SEP> 0, <SEP> 03 <SEP>
<tb> D <SEP> 0. <SEP> 08 <SEP> 1, <SEP> 3 <SEP> 0, <SEP> 61 <SEP> 0, <SEP> 12 <SEP> - <SEP> - <SEP>
<tb> E <SEP> 0, <SEP> 35 <SEP> 1, <SEP> 8 <SEP> 0, <SEP> 52 <SEP> 0, <SEP> 10 <SEP> - <SEP> - <SEP>
<tb> Durchschnitt <SEP> 0, <SEP> 20 <SEP> 1,5 <SEP> 1,2 <SEP> 0,17
<tb>
Kaliumphenoxypenicillinat in g je ml Serum.
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<tb>
<tb> Person <SEP> 1/2 <SEP> Stunde <SEP> 1 <SEP> Stunde <SEP> 2 <SEP> Stunden <SEP> 4 <SEP> Stunden <SEP> 6 <SEP> Stunden <SEP> 7 <SEP> Stunden <SEP>
<tb> A <SEP> 0,12 <SEP> 0, <SEP> 35 <SEP> 0, <SEP> 76 <SEP> 0, <SEP> 43 <SEP>
<tb> B <SEP> 0, <SEP> 26 <SEP> 1, <SEP> 1 <SEP> 0, <SEP> 82 <SEP> 0, <SEP> 14 <SEP>
<tb> C <SEP> 0, <SEP> 07 <SEP> 0, <SEP> 22 <SEP> 1, <SEP> 7 <SEP> 0, <SEP> 50 <SEP> 0, <SEP> 07 <SEP> 0, <SEP> 05 <SEP>
<tb> D <SEP> 0, <SEP> 40 <SEP> 1,1 <SEP> 0, <SEP> 90 <SEP> 0, <SEP> 13 <SEP>
<tb> E <SEP> 0, <SEP> 10 <SEP> 0, <SEP> 48 <SEP> 0, <SEP> 46 <SEP> 0, <SEP> 05 <SEP>
<tb> Durchschnitt <SEP> 0, <SEP> 19 <SEP> 0, <SEP> 65 <SEP> 0, <SEP> 93 <SEP> 0, <SEP> 25 <SEP>
<tb>
Die Tabelle zeigt, dass das Calciumsalz in bezug auf Serumkonzentrationen dem Kaliumsalz entspricht.
Das Calciumsalz enthält aber nicht-wie häufig handelsübliche Kaliumsalze - andere Penicilline, wie beispielsweise Penicillin K.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur Herstellung des neuen Dihydrates des Calciumsalzes von Phenoxymethylpenicillin durch Umsetzung einer Lösung vonPhenoxymethylpenicillin oder einem seiner Salze mit einem Calciumsalz oder Calciumhydroxyd bei einer etwa 400 C nicht übersteigenden Temperatur und Isolierung des gebildeten Salzes, dadurch gekennzeichnet, dass die Umsetzung in Gegenwart von mindestens der für die Hydratbildung erforderlichen Wassermenge und unter Beschränkung auf eine solche Lösungsmittelgesamtmenge durchgeführt wird, dass das kristalline Salz direkt aus der Lösung ausfällt.