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Diese Erfindung betrifft ein neues Verfahren zur Herstellung und/oder Reinigung von Clavulansäure (I) :
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oder einem pharmazeutisch annehmbaren Salz oder Ester hievon.
Clavulansäure wird normalerweise durch die Fermentation eines Mikroorganismus hergestellt, der Clavulansäure produziert, wie verschiedene Mikroorganismen, die zu verschiedenen StreptomycesStämmen gehören, wie S. clavuligerus NRRL 3585, S. jumoninensis NRRL 5741, S. katsurahamanus IFO 13716 und Streptomyces sp. P 6621 FERM P2804, z. B. wie in JP-Kokai 80-162 993 beschrieben. Die erhaltene wässerige Brühe kann herkömmlichen Reinigungs- und Konzentrationsverfahren unterworfen werden, die beispielsweise eine Filtration und chromatographische Reinigung involvieren, wie in der GB-A-1 508 977 und JP-Kokai 80-62 993 beschrieben, bevor die wässerige Lösung mit einem organischen Lösungsmittel extrahiert wird, wobei eine Lösung roher Clavulansäure im organischen Lösungsmittel erhalten wird.
Die GB-A-1 508 977 offenbart u. a., dass Salze von Clavulansäure durch die Absorption des Clavulanatanions in filtrierter Brühe auf oder an ein Anionenaustauscherharz, Eluieren daraus mit einem Elektrolyten, Entsalzen der erhaltenen Lösung, Aufbringen der entsalzten Lösung auf ein weiteres Anionenaustauscherharz, chromatographisches Eluieren daraus mit einem Elektrolyten, Entsalzen der erhaltenen Lösung und anschliessende Entfernung des Lösungsmittels erhalten werden können. Dieses Verfahren kann verwendet werden, wobei annehmbare Ausbeuten an reinem Material erhalten werden, die Verwendung von Harzsäulen involviert jedoch signifikante Investitionen, und sie können Produktionsprozesse im grossen Massstab einschränken. Daher wäre es wünschenswert, über ein alternatives Produkt zu verfügen, das wenige Stufen involviert, bei denen Harz eingesetzt wird.
Die GB-A-1 543 563 offenbart ein Verfahren zur Herstellung von Clavulansäuresalzen über die Ausfällung von Lithiumclavulanat. Die
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GB-A-1 578 739 beschreibt verschiedene Aminsalze von Clavulansäure als pharmazeutische Verbindungen. Die EP-A-0 026 044 offenbart die Verwendung des tert. Butylaminsalzes von Clavulansäure als nützliche Zwischenverbindung bei der Herstellung von Clavulansäure.
Das Salz wurde in der BE-A-862 211 geoffenbart, jedoch nur als geeigneter Bestandteil für-pharmazeutische Formulierungen. Die PT-94 908 beschreibt die Verwendung von Tri- (nied. alkyl)-aminsal- zen und der Dimethylanilinsalze von Clavulansäure in einem Reinigungsverfahren für Clavulansäure, bei welchem das Triethylaminsalz von Clavulansäure gebildet wird, und dann in einen Silyldiester von Clavulansäure übergeführt wird. Die EP-A-O 887 178 offenbart ein Verfahren zur Reinigung von Clavulansäure, bei welchem organische Amine zur Bildung eines Zwischen-Aminsalzes mit Clavulansäure in einer unreinen Lösung verwendet werden können.
Die vorliegende Erfindung sieht die Verwendung des Salzes von Clavulansäure mit einem Amin der Formel (II) vor :
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als Zwischenverbindung in einem Verfahren zur Herstellung und/oder Reinigung von Clavulansäure oder einem pharmazeutisch annehmbaren Salz oder Ester hievon, wobei R1 eine Gruppe der allgemeinen Formel :
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darstellt, worin R4 und R5 unabhängig Wasserstoff, Alkyl, Aminosubstituiertes Alkyl oder substituiertes Amino-substituiertes Alkyl bedeuten ; R2 und R3 unabhängig ausgewählt sind aus Wasserstoff, Alkyl, Amino- oder Hydroxy-substituiertem Alkyl oder substituiertem Amino-substituierten Alkyl ; und m Null oder eine ganze Zahl von 1 bis 5 ist.
Wenn hier auf Alkyl-Gruppen oder substituierte Alkyl-Gruppen bezuggenommen wird, können sie, wenn nichts anderes angegeben ist, geeignet 1 bis 6 Kohlenstoffatome im Alkylsystem enthalten. Geeig-
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Geeignete Substituenten an Amino-Gruppen schliessen Alkyl ein.
Hiebei können R4 und R5 geeignet beide Wasserstoff bedeuten, oder eines kann Wasserstoff und das andere Alkyl darstellen. R2 und R3 können zweckmässig Wasserstoff oder Alkyl sein.
Beispiele derartiger Amine schliessen ein : Ethylendiamin, N, N- Diethylethylendiamin, N', N'-Diisopropylethylendiamin und Triethylentetraamin.
Wenn das Amin (II) mehr als ein Stickstoffatom enthält, kann die Clavulansäure ein Salz mit einem oder mehreren der Stickstoffatome bilden, wie beispielsweise in N, N'-Diisopropylethylendiamin- diclavulanat.
Von den oben angegebenen Aminen wird insbesondere N, N'-Diiso- propylethylendiamin bevorzugt.
Die vorliegende Erfindung betrifft daher ein Verfahren zur Herstellung und/oder Reinigung von Clavulansäure oder einem pharmazeutisch annehmbaren Salz oder Ester hievon, welches Verfahren umfasst : i) Inberührungbringen unreiner Clavulansäure oder eines labilen Derivats hievon in Lösung in einem organischen Lösungsmittel mit einem Amin der Formel (II) oder einem labilen Derivat hievon, ii) Isolieren des mit dem Amin der Formel (II) gebildeten Salzes von Clavulansäure, und iii) Überführen des so gebildeten Salzes in Clavulansäure oder ein pharmazeutisch annehmbares Salz oder einen pharmazeutisch annehmbaren Ester hievon.
Im Verfahren der vorliegenden Erfindung kann das Salz von Clavulansäure mit dem Amin (II) zur Reinigung unreiner Clavulansäure während ihrer Herstellung verwendet werden. Hierzu kann das Salz in einer Lösung von Clavulansäure oder eines labilen Derivats hievon, die Verunreinigungen enthält, durch das Isolieren des Salzes als getrennte Phase, z. B. als fester Niederschlag, aus der Verunreinigungsreste enthaltenden Lösung und anschliessende erneute Bildung von Clavulansäure oder Bildung eines pharmazeutisch annehmbaren Salzes oder Esters hievon erhalten werden.
Geeignete labile Derivate von Clavulansäure schliessen Salze ein, z. B. ein Alkalimetallsalz, wie Lithium- oder Natriumclavula- nat, oder Ester, wie Silylester. Geeignete labile Derivate des Amins (II) schliessen Salze ein, wie Phosphat, Borat, Chlorid,
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Chlorat, Perchlorat, Bromid, Toluolsulfonat, oder Alkanoate, wie Acetat oder Ethylhexanoat. Zweckmässig wird das Amin (II) selbst mit unreiner Clavulansäure selbst in Lösung in einem organischen Lösungsmittel in Berührung gebracht.
Das obige Verfahren wird geeignet in einem organischen Lösungsmittel durchgeführt, das, obwohl es vorzugsweise im wesentlichen trocken ist, beispielsweise weniger als 6 g/l, z. B. 0, 25 bis 0, 6 g/l, Wasser enthält, etwas Wasser als Lösungsmittel für die Clavulansäure und das Amin (II) enthalten kann. Ein geeigneter Trockenheitsgrad kann durch herkömmliche Entwässerungsverfahren, wie Zentrifugieren, erzielt werden. Im Lösungsmittel vorliegendes Wasser kann gelöst sein oder in Form von Tröpfchen einer getrennten Phase vorliegen.
Die Lösung von Clavulansäure in organischem Lösungsmittel kann durch die Extraktion einer angesäuerten wässerigen Lösung von Clavulansäure, wie der oben angegebenen Fermentationsflüssigkeit, erhalten werden. Wenn die Ausgangs-Quelle der Clavulansäure eine Brühe ist, die von der Fermentation eines Clavulansäure-produzierenden Mikroorganismus stammt, wie die eingangs erwähnten, kann es wünschenswert sein, um einen Lösungsmittel-Extrakt mit einer zur Verwendung in diesem Verfahren geeigneten Clavulansäure-Konzentration zu erhalten, die Brühe selbst nicht zu extrahieren, sondern zumindest einige der suspendierten Feststoffe in der Brühe zu entfernen, z. B. durch Filtration vor der Extraktion.
Zusätzlich kann es auch wünschenswert sein, die wässerige Clavulansäure-Lösung, die in der Fermentation erhalten wird, einer Vor-Konzentration zu unterziehen, so dass die wässerige Clavulansäure-Lösung beispielsweise eine mehrfach höhere Clavulansäure-Konzentration aufweist als die Ausgangs-Brühe, beispielsweise einer Vor-Konzentration auf eine Konzentration von ca. 10 bis 100 mg/ml, z. B. 10 bis 40 mg/ml, wie 10 bis 25 g/l Clavulansäure.
Geeignete Vor-Konzentrationsverfahren schliessen die Absorption der Clavulansäure auf ein Anionenaustauscherharz ein, gefolgt von einer Elution der Clavulansäure daraus mit einer wässerigen Lösung eines Elektrolyten, wie Natriumchlorid, und gegebenenfalls Entsalzen. Es wird auch bevorzugt, die wässerige Lösung, z. B. die Brühe oder die vor-konzentrierte wässerige Lösung, vor der Extraktion beispielsweise auf pH 1 bis 3, z. B. etwa pH 1, 5 bis 2, 5, anzusäuern. Ebenso wird es bevorzugt, den organischen Lösungsmittel-Ex-
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trakt vor der Bildung des Salzes mit dem Amin (II) z. B. auf weniger als 6 g/l Wasser zu trocknen oder zu entwässern. Vorzugsweise wird die Extraktion bei einer Temperatur von 5 bis 150C durchgeführt.
Geeignete organische Lösungsmittel, worin die unreine Clavulansäure mit dem Amin (II) in Berührung gebracht werden kann, schliessen ein : Kohlenwasserstoff-Lösungsmittel, wie Toluol und Hexan, Ether, wie Tetrahydrofuran, Dioxan, Diethylether, halogenierte Lösungsmittel, wie Dichlormethan und Chloroform, Ketone, wie Aceton und Methylisobutylketon, und Ester, wie Ethylacetat.
Lösungsmittel, die eine Carbonyl-Gruppe einschliessen, z. B. jene der Formel (III) :
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worin Ra eine C1-C6-Alkyl-Gruppe oder eine C1-C6-Alkoxy-Gruppe bedeutet, und R9 eine C1-C6-Alkyl-Gruppe darstellt, sind Beispiele einer Unterklasse geeigneter Lösungsmittel, beispielsweise organische Ketone oder organische Alkanoatester. Die vorliegende Erfindung umfasst auch die Verwendung von Mischungen derartiger Lösungsmittel.
Geeigneterweise ist das organische Lösungsmittel eines, das direkt verwendet werden kann zur Extraktion der angesäuerten wässerigen, beispielsweise organischen Alkylalkanoatester, Ketone und bestimmter aliphatischer Alkohole oder Mischungen hievon, wie Ethylacetat, Methylacetat, Propylacetat, n-Butylacetat, Methylethylketon, Methylisobutylketon, Tetrahydrofuran, Butanol und Mischungen derartiger Lösungsmittel. Von diesen am besten geeignet sind Methylisobutylketon, Methylethylketon und Ethylacetat. Geeignete Lösungsmittelmischungen schliessen ein : Methylethylketon/Me- thylisobutylketon und Tetrahydrofuran/Methylisobutylketon. Ein bevorzugtes Lösungsmittel ist Ethylacetat.
Geeignete Lösungsmittel für das Amin (II) schliessen die oben angegebenen ein, in denen die Clavulansäure gelöst oder extrahiert werden kann, beispielsweise Aceton, Ethylacetat, Methylisobutylketon und Methylethylketon.
Es ist besonders wünschenswert, Ketone, wie Aceton, in das Lösungsmittelsystem einzuschliessen, da diese die Bildung des Sal-
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zes von Clavulansäure mit dem Amin (II) als Öl inhibieren können.
Allgemein wird 1 Äquivalent des Amins (II) oder ein geringer Überschuss hievon pro mol Clavulansäure zur Herstellung des Salzes von Clavulansäure verwendet. Lösungen von Clavulansäure und Amin (II) können beispielsweise unter Rühren langsam gemischt werden, und die Mischung wird einige Zeit nach dem Abschluss des Zusatzes gerührt. Die Reaktion mit der Clavulansäure oder ihrem labilen Derivat wird üblicherweise bei einer Temperatur von weniger als Umgebungstemperatur, beispielsweise 0 bis 15 C, z. B. 0 bis 10oC, z. B."0 bis 5 C, durchgeführt. Eine geeignete Konzentration für die Clavulansäure oder ihr labiles Derivat in der Lösung beträgt zumindest 1, 0 g/l, liegt beispielsweise im Bereich von 1, 0 bis 4, 0 g/l Clavulansäure.
Es kann vorteilhaft sein, den LösungsmittelExtrakt weiter auf eine höhere Konzentration zu konzentrieren, z. B. mehr als 20 g/l.
In einem weiteren Verfahren kann beispielsweise das Amin (II) eingebracht werden, indem es in einen Strom einer Lösung der Clavulansäure im Lösungsmittel gemischt wird, so dass das Salz im Strom entweder in Lösung oder als Teilchen oder suspendierte Tröpfchen des gelösten Salzes in Suspension gebildet wird. Das auf diese Weise eingebrachte Amin (II) kann in reiner Form oder als Lösung in einem Lösungsmittel, beispielsweise dem gleichen. Lösungsmittel, in dem die Clavulansäure gelöst ist, eingeführt werden.
Dann kann das gewünschte Salz von Clavulansäure mit dem Amin (II) isoliert werden. Auf diese Weise wird das Salz von Clavulansäure mit dem Amin (II) von den meisten oder allen Verunreinigungen getrennt. Die Isolierung kann auf herkömmliche Weise beispielsweise durch Zentrifugieren oder Filtration bewirkt werden.
In einem alternativen Isolierungsverfahren kann das Salz von Clavulansäure mit dem Amin (II) aus dem organischen Lösungsmittel isoliert werden, wenn das Lösungsmittel gänzlich oder teilweise nicht mit Wasser mischbar ist, indem das Lösungsmittel mit Wasser in Berührung gebracht wird, um das Salz, das in Lösung oder Suspension vorliegen kann, aus dem organischen Lösungsmittel zu extrahieren, und um eine wässerige Lösung des Salzes zu bilden. Da Salze von Clavulansäure mit dem Amin (II) in Wasser ziemlich löslich sind, kann eine derartige wässerige Lösung stark konzentriert sein, z. B. etwa 20 bis 30 % M : M.
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Auf diese Weise verbleibt die Masse organischer Verunreinigungen in der organischen Lösungsmittel-Lösung der Clavulansäure im organischen Lösungsmittel, während die Clavulansäure in Form ihres Salzes mit dem Amin (II) in einem relativ reinen Zustand in der wässerigen Lösung erhalten wird. Die wässerige Lösung des so gebildeten Clavulansäuresalzes kann weiterer herkömmlicher Behandlung, z. B. Reinigung, unterworfen werden, oder in Clavulansäure oder ein pharmazeutisch annehmbares Salz oder einen pharmazeutisch annehmbaren Ester übergeführt werden, wie nachstehend beschrieben.
In einem weiteren alternativen oder zusätzlichen Verfahren können die Clavulansäure und das Amin in Lösung in einem ersten organischen Lösungsmittel gemischt werden, dann kann durch den Zusatz eines zweiten organischen Lösungsmittels bewirkt werden, das sich das Salz von der Lösung trennt. Geeignet kann das erste organische Lösungsmittel ein organischer Ester, wie Ethylacetat, sein, und das zweite Lösungsmittel kann beispielsweise ein halogeniertes Lösungsmittel sein, wie Chloroform, ein Ether, wie Diethylether, ein Kohlenwasserstoff, wie Toluol, ein Alkohol, wie Ethanol, oder ein Lösungsmittel der obigen Formel (III), wie Aceton oder Methylisobutylketon.
Es wird angenommen, dass das oben angegebene Salz von Clavulansäure N, N'-Disisopropylethylendiamin eine neue Verbindung ist.
In einer Ausführungsform dieser Erfindung kann das Salz von Clavulansäure mit dem Amin (II) als Aceton-Solvat verwendet werden. Aceton-Solvate haben in einigen Fällen, verglichen mit Salzen von Clavulansäure mit den Aminen selbst, vorteilhafte Stabilitätsund Reinheitscharakteristika. Derartige Solvate sind in der vorliegenden Erfindung besonders nützlich, da sie häufig als äusserst reine und stabile kristalline Verbindung isoliert werden können.
Demgemäss sieht die vorliegende Erfindung auch die Verwendung des Salzes von Clavulansäure mit dem Amin (II) in Form eines Aceton-Solvats vor. Während der Isolierung und/oder Trocknung kann etwas Aceton verlorengehen, da die Solvatation nicht sehr stark sein kann, die Menge an Aceton im Produkt ist jedoch nicht kritisch.
Das Aceton-Solvat kann gebildet werden, indem Clavulansäure mit dem Amin (II) in Anwesenheit von Aceton in Berührung gebracht wird. Allgemein kann eine Clavulansäure enthaltende Lösung mit zumindest dem gleichen Aceton-Volumen zusammen mit dem Amin (II)
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gemischt werden, wenn das Salz ausgefällt wird.
Das Amin (II) kann in Aceton gelöst und mit einer Lösung von Clavulansäure in einem organischen Lösungsmittel gemischt werden.
Vorteilhafte organische Lösungsmittel schliessen ein : Ethylacetat, Tetrahydrofuran, Methylethylketon, Methylisobutylketon und Mischungen derartiger Lösungsmittel, wobei Ethylacetat bevorzugt wird. Alternativ dazu kann eine wässerige Lösung des Salzes von Clavulansäure mit dem Amin (II), erhalten durch Wasserextraktion, wie oben beschrieben, mit Aceton gemischt werden, wobei das Solvat gebildet wird. Geeignet kann eine konzentrierte wässerige Lösung des Salzes mit einem Aceton-Überschuss gemischt werden, um das Solvat zu bilden.
Die Umkristallisation des Salzes von Clavulansäure oder des Aceton-Solvats kann zur weiteren Verringerung der Konzentration von Verunreinigungen vorteilhaft sein. Ein zweckmässiges Lösungsmittel für die Umkristallisation ist wässeriges Aceton. Eine derartige Umkristallisation wird auf herkömmliche Weise durchgeführt, beispielsweise wird das Salz oder Solvat in Wasser gelöst, mit einer geringen Menge an Aceton behandelt, filtriert und dann mit grösseren Aceton-Volumina gegebenenfalls unter Rühren und/oder Kühlen behandelt, wobei das umkristallisierte Produkt erhalten wird.
In einem weiteren Aspekt sieht die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Herstellung von Clavulansäure oder eines pharmazeutisch annehmbaren Salzes oder Esters hievon vor, welches Verfahren die Überführung des Salzes von Clavulansäure mit einem Amin der Formel (II) in Clavulansäure oder ein pharmazeutisch annehmbares Salz oder einen pharmazeutisch annehmbaren Ester hievon umfasst.
Die pharmazeutisch annehmbaren Salze und Ester von Clavulansäure, welche durch die Verfahren dieser Erfindung hergestellt werden, schliessen jene ein, welche in der GB-A1 508 977 und l 508 978 beschrieben sind, die hier durch Bezugnahme eingeschlossen sind.
Besonders geeignete, pharmazeutisch annehmbare Salze schliessen ein : die pharmazeutisch annehmbaren Alkali- und Erdalkalimetallsalze, beispielsweise die Natrium-, Kalium-, Calcium- und Magnesiumsalze. Von diesen Salzen sind die Natrium und Kaliumsalze am besten geeignet, und das Kaliumsalz wird bevorzugt.
Geeignete Ester schliessen jene ein, die unter Bildung von Cla-
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vulansäure oder eines Salzes hievon durch chemische Verfahren, wie Hydrogenolyse, oder biologische Verfahren gespalten werden können.
Das Salz von Clavulansäure mit dem Amin (II), gegebenenfalls in Form seines Aceton-Solvats, kann beispielsweise durch Ionenersatz im Fall der freien Säure oder von Salzen oder durch Veresterung in Clavulansäure oder-ein pharmazeutisch annehmbares Salz oder einen pharmazeutisch annehmbaren Ester hievon übergeführt werden.
Ein Ionenersatz kann unter Verwendung von Ionenaustauscherharzen durchgeführt werden, indem beispielsweise eine Lösung des Salzes durch ein Bett eines Kationenaustauscherharzes in Natrium-, Kalium- oder Calcium-Form geführt wird. Geeignete Kationenaustauscherharze schliessen Amberlite IR 120 und äquivalente Harze ein.
Alternativ dazu kann ein Ionenersatz durch das Umsetzen des protonierten Aminkations mit einer Salz-Vorläufer-Verbindung durchgeführt werden, die sein kann : eine Base, beispielsweise ein Carbonat, Bicarbonat oder Hydroxid eines pharmazeutisch annehmbaren Alkali- oder Erdalkalimetalls, oder ein Salz einer organischen Carbonsäure mit einem pharmazeutisch annehmbaren Kation, wie einem Alkali- oder Erdalkalimetall, beispielsweise ein Salz einer Alkansäure der Formel (IV) :
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worin R10 eine Alkyl-Gruppe mit beispielsweise 1 bis 20 Kohlenstoffatomen, vorzugsweise 1 bis 8 Kohlenstoffatomen, bedeutet.
Beispiele geeigneter Salze schliessen ein : die Acetat-, Propionatoder Ethylhexanoatsalze, wobei Kalium-2-ethylhexanoat und Natrium- 2-ethylhexanoat bevorzugt werden. Typischerweise kann das Salz von Clavulansäure mit dem Amin (II) in Lösung mit einem Salz eines Alkalimetalls mit der Säure (IV) in Lösung oder Suspension in einem geeigneten Lösungsmittel umgesetzt werden, das beispielsweise ein organisches Lösungsmittel, Wasser oder eine Mischung von Wasser und einem organischen Lösungsmittel, wie Isopropanol, sein kann.
Geeignete Lösungen des Salzes von Clavulansäure mit dem Amin (II) und der Salz-Vorläufer-Verbindung können gemischt werden, und das pharmazeutisch annehmbare Salz wird kristallisieren gelassen. Geeignet kann die Reaktion bei einer Temperatur unter Umgebungstemperatur, z. B. 0 bis 15 C, z. B. 0 bis 10 C, zweckmässig 0 bis 0, 5 C, durchgeführt werden. Wenn das Salz von Clavulansäure mit dem Amin
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(II) in wässeriger Lösung gebildet wird, kann es geeignet durch das Mischen der wässerigen Lösung mit einem Aceton-Überschuss ausgefällt werden.
Geeignete Veresterungsverfahren schliessen ein : a) Umsetzen des Salzes von Clavulansäure mit dem Amin (II) mit einer Verbindung der Formel Q-R11, worin Q eine leicht verdrängbare Gruppe bedeutet, und R11 eine organische Gruppe darstellt ; b) Umsetzen des Salzes von Clavulansäure mit dem Amin (II) mit einem Alkohol oder Thiol in Anwesenheit eines Kondensationspromotors, wie Carbodiimid ; und c) Umsetzen des Salzes von Clavulansäure mit dem Amin (II) mit einer Diazo-Verbindung.
Die obigen Verfahren umfassen auch jene Aspekte, wobei das Salz von Clavulansäure mit dem Amin (II) zuerst in Clavulansäure oder ein anderes Salz hievon übergeführt wird, und anschliessend in den gewünschten Ester übergeführt wird. Weitere Einzelheiten von Veresterungsverfahren sind in der GB-A-1 508 977 und 1 508 978 geoffenbart. Die Verwendung der vorliegenden Erfindung ermöglicht es, dass Salze und Ester von Clavulansäure leichter in reiner Form erhalten werden als unter Durchführung der Verfahren der GB-A-1 508 977 und 1 543 563.
Nun wird die Erfindung anhand blosser Beispiele beschrieben.
Beispiel l :
Triethylentetramin wurde mit Clavulansäure in Lösung in THF gemischt, und es wurde eine rasche Kristallisation unter Bildung eines festen Salzes (blassgelber Feststoff) festgestellt.
B e i s pie 1 e 2 bis 4 :
Unreine nasse Lösungen von Clavulansäure in Ethylacetat (jeweils 1 1, 10, 14 g/ml, ca. 1 % Wasser), erhalten durch Extraktion einer 5. clavuligerus Fermentationsbrühe mit Ethylacetat und gewisse Vor-Reinigung durch lonenaustausch, wurden mit je 600 ml Aceton gemischt. Dann wurde zur Trennung der 1 1-Chargen dieser Lösung wunter Rühren ein Überschuss an reinem Ethylendiamin, N, N'- Diethylethylendiamin bzw. N, N'-Diisopropylethylendiamin zugesetzt, wobei die Menge jedes Amins einen Überschuss der Menge betrug, die zur Bildung eines Diammoniumsalzes mit der Clavulansäure notwendig war. Nach weiterem Rühren bildete sich ein Niederschlag des Sal-
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zes. Durch den Zusatz eines Aceton-Überschusses wurde eine weitere Kristall-Ausbeute erhalten.
Das ausgefällte Diammoniumsalz wurde jeweils abfiltriert und mit Aceton gewaschen.
Die Kristalle jedes dieser so gebildeten Diammoniumsalze wurden in Kaliumclavulanat übergeführt, indem das Salz in der minimalen Wassermenge gelöst wurde, gefolgt vom Zusatz einer Lösung eines Kalium-2-ethylhexanoat-Überschusses in Isopropylalkohol.
Nach weiterem Rühren wurde ein Kaliumclavulanat-Niederschlag gebildet und filtriert, mit Isopropylalkohol gewaschen und getrocknet.,
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This invention relates to a new process for the production and / or purification of clavulanic acid (I):
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or a pharmaceutically acceptable salt or ester thereof.
Clavulanic acid is usually produced by fermentation of a microorganism that produces clavulanic acid, such as various microorganisms belonging to different Streptomyces strains, such as S. clavuligerus NRRL 3585, S. jumoninensis NRRL 5741, S. katsurahamanus IFO 13716 and Streptomyces sp. P 6621 FERM P2804, e.g. B. as described in JP-Kokai 80-162 993. The aqueous broth obtained can be subjected to conventional purification and concentration processes involving, for example, filtration and chromatographic purification, as described in GB-A-1 508 977 and JP-Kokai 80-62 993, before the aqueous solution with an organic solvent is extracted, whereby a solution of crude clavulanic acid in the organic solvent is obtained.
GB-A-1 508 977 discloses u. a. that salts of clavulanic acid by absorbing the clavulanate anion in filtered broth on or on an anion exchange resin, eluting therefrom with an electrolyte, desalting the solution obtained, applying the desalted solution to another anion exchange resin, chromatographically eluting therefrom with an electrolyte, desalting the obtained solution and subsequent removal of the solvent can be obtained. This method can be used to obtain acceptable yields of pure material, but the use of resin columns involves significant investments and can limit large scale production processes. Therefore, it would be desirable to have an alternative product that involves few stages in which resin is used.
GB-A-1 543 563 discloses a process for the preparation of clavulanic acid salts via the precipitation of lithium clavulanate. The
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GB-A-1 578 739 describes various amine salts of clavulanic acid as pharmaceutical compounds. EP-A-0 026 044 discloses the use of the tert. Butylamine salt of clavulanic acid as a useful intermediate in the production of clavulanic acid.
The salt was disclosed in BE-A-862 211, but only as a suitable ingredient for pharmaceutical formulations. PT-94 908 describes the use of tri (lower alkyl) amine salts and the dimethylaniline salts of clavulanic acid in a purification process for clavulanic acid in which the triethylamine salt of clavulanic acid is formed and then converted to a silyl diester of clavulanic acid. EP-A-0 887 178 discloses a process for the purification of clavulanic acid, in which organic amines can be used to form an intermediate amine salt with clavulanic acid in an impure solution.
The present invention provides for the use of the salt of clavulanic acid with an amine of formula (II):
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as an intermediate in a process for the preparation and / or purification of clavulanic acid or a pharmaceutically acceptable salt or ester thereof, where R1 is a group of the general formula:
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where R4 and R5 are independently hydrogen, alkyl, amino substituted alkyl or substituted amino substituted alkyl; R2 and R3 are independently selected from hydrogen, alkyl, amino or hydroxy substituted alkyl or substituted amino substituted alkyl; and m is zero or an integer from 1 to 5.
When referring to alkyl groups or substituted alkyl groups here, unless otherwise specified, they may suitably contain 1 to 6 carbon atoms in the alkyl system. Suitable
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Suitable substituents on amino groups include alkyl.
Here R4 and R5 can both suitably represent hydrogen, or one can represent hydrogen and the other alkyl. R2 and R3 can suitably be hydrogen or alkyl.
Examples of such amines include: ethylenediamine, N, N-diethylethylenediamine, N ', N'-diisopropylethylenediamine and triethylenetetraamine.
If the amine (II) contains more than one nitrogen atom, the clavulanic acid can form a salt with one or more of the nitrogen atoms, such as in N, N'-diisopropylethylenediamine diclavulanate.
Of the amines given above, N, N'-diisopropylethylenediamine is particularly preferred.
The present invention therefore relates to a process for the preparation and / or purification of clavulanic acid or a pharmaceutically acceptable salt or ester thereof, which process comprises: i) contacting impure clavulanic acid or a labile derivative thereof in solution in an organic solvent with an amine of the formula ( II) or a labile derivative thereof, ii) isolating the salt of clavulanic acid formed with the amine of formula (II), and iii) converting the salt so formed into clavulanic acid or a pharmaceutically acceptable salt or ester thereof.
In the process of the present invention, the salt of clavulanic acid with the amine (II) can be used to purify impure clavulanic acid during its manufacture. For this purpose, the salt in a solution of clavulanic acid or a labile derivative thereof, which contains impurities, by isolating the salt as a separate phase, e.g. B. as a solid precipitate, from the solution containing impurities residues and subsequent renewed formation of clavulanic acid or formation of a pharmaceutically acceptable salt or ester thereof.
Suitable labile derivatives of clavulanic acid include salts, e.g. B. an alkali metal salt, such as lithium or sodium clavulanate, or esters, such as silyl esters. Suitable labile derivatives of amine (II) include salts such as phosphate, borate, chloride,
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Chlorate, perchlorate, bromide, toluenesulfonate, or alkanoates such as acetate or ethyl hexanoate. The amine (II) is expediently brought into contact with impure clavulanic acid even in solution in an organic solvent.
The above process is suitably carried out in an organic solvent which, although preferably substantially dry, is for example less than 6 g / l, e.g. B. 0, 25 to 0, 6 g / l, contains water, may contain some water as a solvent for the clavulanic acid and the amine (II). A suitable degree of dryness can be achieved by conventional dewatering methods such as centrifugation. Water present in the solvent can be dissolved or in the form of droplets of a separate phase.
The solution of clavulanic acid in organic solvent can be obtained by extracting an acidified aqueous solution of clavulanic acid, such as the fermentation liquid indicated above. If the starting source of clavulanic acid is a broth derived from fermentation of a clavulanic acid producing microorganism, such as those mentioned in the introduction, it may be desirable to obtain a solvent extract with a concentration of clavulanic acid suitable for use in this process not to extract the broth itself, but to remove at least some of the suspended solids in the broth, e.g. B. by filtration before extraction.
In addition, it may also be desirable to pre-concentrate the aqueous clavulanic acid solution obtained in the fermentation so that, for example, the aqueous clavulanic acid solution has a multiple times higher clavulanic acid concentration than the starting broth, for example one Pre-concentration to a concentration of approximately 10 to 100 mg / ml, e.g. B. 10 to 40 mg / ml, such as 10 to 25 g / l clavulanic acid.
Suitable pre-concentration methods include absorption of the clavulanic acid on an anion exchange resin, followed by elution of the clavulanic acid therefrom with an aqueous solution of an electrolyte, such as sodium chloride, and optionally desalting. It is also preferred to use the aqueous solution, e.g. B. the broth or the pre-concentrated aqueous solution, for example before extraction to pH 1 to 3, z. B. about pH 1, 5 to 2, 5, acidify. It is also preferred to use the organic solvent ex
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tract with the amine (II) z. B. to dry or dewater to less than 6 g / l of water. The extraction is preferably carried out at a temperature of 5 to 150 ° C.
Suitable organic solvents in which the impure clavulanic acid can be contacted with the amine (II) include: hydrocarbon solvents such as toluene and hexane, ethers such as tetrahydrofuran, dioxane, diethyl ether, halogenated solvents such as dichloromethane and chloroform, ketones such as acetone and methyl isobutyl ketone, and esters such as ethyl acetate.
Solvents that include a carbonyl group, e.g. B. those of formula (III):
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wherein Ra represents a C1-C6-alkyl group or a C1-C6-alkoxy group and R9 represents a C1-C6-alkyl group are examples of a subclass of suitable solvents, for example organic ketones or organic alkanoate esters. The present invention also includes the use of mixtures of such solvents.
Suitably the organic solvent is one that can be used directly to extract the acidified aqueous, for example organic alkyl alkanoate esters, ketones and certain aliphatic alcohols or mixtures thereof such as ethyl acetate, methyl acetate, propyl acetate, n-butyl acetate, methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone, tetrahydrofuran, butanol Mixtures of such solvents. Of these, the most suitable are methyl isobutyl ketone, methyl ethyl ketone and ethyl acetate. Suitable solvent mixtures include: methyl ethyl ketone / methyl isobutyl ketone and tetrahydrofuran / methyl isobutyl ketone. A preferred solvent is ethyl acetate.
Suitable solvents for the amine (II) include those mentioned above in which the clavulanic acid can be dissolved or extracted, for example acetone, ethyl acetate, methyl isobutyl ketone and methyl ethyl ketone.
It is particularly desirable to include ketones, such as acetone, in the solvent system because they prevent the formation of the salt
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can inhibit zes of clavulanic acid with the amine (II) as an oil.
Generally, 1 equivalent of amine (II) or a slight excess thereof per mole of clavulanic acid is used to prepare the salt of clavulanic acid. For example, solutions of clavulanic acid and amine (II) can be mixed slowly with stirring, and the mixture is stirred some time after the addition is complete. The reaction with the clavulanic acid or its labile derivative is usually carried out at a temperature less than ambient temperature, e.g. 0 to 15 C, e.g. B. 0 to 10oC, e.g. B. "0 to 5 C. A suitable concentration for the clavulanic acid or its labile derivative in the solution is at least 1.0 g / l, for example in the range of 1.0 to 4.0 g / l clavulanic acid.
It may be advantageous to further concentrate the solvent extract to a higher concentration, e.g. B. more than 20 g / l.
In another method, for example, the amine (II) can be introduced by mixing it in a stream of a solution of the clavulanic acid in the solvent so that the salt is formed in the stream either in solution or as particles or suspended droplets of the dissolved salt in suspension . The amine (II) introduced in this way can be in pure form or as a solution in a solvent, for example the same. Solvent in which the clavulanic acid is dissolved are introduced.
The desired salt of clavulanic acid can then be isolated with the amine (II). In this way, the salt of clavulanic acid with the amine (II) is separated from most or all of the impurities. Isolation can be accomplished in a conventional manner, for example by centrifugation or filtration.
In an alternative isolation process, the salt of clavulanic acid with the amine (II) can be isolated from the organic solvent if the solvent is completely or partially immiscible with water by contacting the solvent with water to form the salt contained in Solution or suspension may be present to extract from the organic solvent, and to form an aqueous solution of the salt. Since salts of clavulanic acid with the amine (II) are quite soluble in water, such an aqueous solution can be highly concentrated, e.g. B. about 20 to 30% M: M.
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In this way, the mass of organic impurities in the organic solvent solution of the clavulanic acid remains in the organic solvent, while the clavulanic acid is obtained in the form of its salt with the amine (II) in a relatively pure state in the aqueous solution. The aqueous solution of the clavulanic acid salt thus formed may be subjected to further conventional treatment, e.g. B. Purification, or converted to clavulanic acid or a pharmaceutically acceptable salt or ester, as described below.
In a further alternative or additional method, the clavulanic acid and the amine can be mixed in solution in a first organic solvent, then can be brought about by the addition of a second organic solvent which separates the salt from the solution. Suitably the first organic solvent may be an organic ester such as ethyl acetate and the second solvent may be a halogenated solvent such as chloroform, an ether such as diethyl ether, a hydrocarbon such as toluene, an alcohol such as ethanol or a solvent of the above formula (III) such as acetone or methyl isobutyl ketone.
The above-mentioned salt of clavulanic acid N, N'-disisopropylethylenediamine is believed to be a new compound.
In one embodiment of this invention, the salt of clavulanic acid with the amine (II) can be used as the acetone solvate. In some cases, acetone solvates have advantageous stability and purity characteristics compared to salts of clavulanic acid with the amines themselves. Such solvates are particularly useful in the present invention because they can often be isolated as an extremely pure and stable crystalline compound.
Accordingly, the present invention also provides for the use of the salt of clavulanic acid with the amine (II) in the form of an acetone solvate. Some acetone may be lost during isolation and / or drying because the solvation may not be very strong, but the amount of acetone in the product is not critical.
The acetone solvate can be formed by contacting clavulanic acid with the amine (II) in the presence of acetone. In general, a solution containing clavulanic acid with at least the same volume of acetone together with the amine (II)
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be mixed when the salt is precipitated.
The amine (II) can be dissolved in acetone and mixed with a solution of clavulanic acid in an organic solvent.
Advantageous organic solvents include: ethyl acetate, tetrahydrofuran, methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone and mixtures of such solvents, with ethyl acetate being preferred. Alternatively, an aqueous solution of the salt of clavulanic acid with the amine (II) obtained by water extraction as described above can be mixed with acetone to form the solvate. Suitably, a concentrated aqueous solution of the salt can be mixed with an excess of acetone to form the solvate.
Recrystallization of the salt of clavulanic acid or the acetone solvate can be beneficial to further reduce the concentration of contaminants. A suitable solvent for the recrystallization is aqueous acetone. Such recrystallization is carried out in a conventional manner, for example the salt or solvate is dissolved in water, treated with a small amount of acetone, filtered and then treated with larger volumes of acetone, optionally with stirring and / or cooling, to give the recrystallized product .
In a further aspect, the present invention provides a process for the preparation of clavulanic acid or a pharmaceutically acceptable salt or ester thereof, which process comprises converting the salt of clavulanic acid with an amine of formula (II) into clavulanic acid or a pharmaceutically acceptable salt or a pharmaceutically acceptable esters thereof.
The pharmaceutically acceptable salts and esters of clavulanic acid produced by the methods of this invention include those described in GB-A1 508 977 and 1,508,978, which are incorporated herein by reference.
Particularly suitable pharmaceutically acceptable salts include: the pharmaceutically acceptable alkali and alkaline earth metal salts, for example the sodium, potassium, calcium and magnesium salts. Of these salts, the sodium and potassium salts are the most suitable, and the potassium salt is preferred.
Suitable esters include those that form Cla-
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vulcanic acid or a salt thereof can be cleaved by chemical processes such as hydrogenolysis or biological processes.
The salt of clavulanic acid with the amine (II), optionally in the form of its acetone solvate, can be converted, for example, by ion replacement in the case of the free acid or salts, or by esterification into clavulanic acid or a pharmaceutically acceptable salt or ester thereof .
Ion replacement can be carried out using ion exchange resins, for example by passing a solution of the salt through a bed of a cation exchange resin in sodium, potassium or calcium form. Suitable cation exchange resins include Amberlite IR 120 and equivalent resins.
Alternatively, ion replacement can be accomplished by reacting the protonated amine cation with a salt precursor compound, which can be: a base, e.g., a carbonate, bicarbonate or hydroxide of a pharmaceutically acceptable alkali or alkaline earth metal, or a salt of an organic carboxylic acid with a pharmaceutically acceptable cation, such as an alkali or alkaline earth metal, for example a salt of an alkanoic acid of the formula (IV):
EMI9.1
wherein R10 is an alkyl group having for example 1 to 20 carbon atoms, preferably 1 to 8 carbon atoms.
Examples of suitable salts include: the acetate, propionate or ethyl hexanoate salts, with potassium 2-ethylhexanoate and sodium 2-ethylhexanoate being preferred. Typically, the salt of clavulanic acid with the amine (II) in solution can be reacted with a salt of an alkali metal with the acid (IV) in solution or suspension in a suitable solvent, for example an organic solvent, water or a mixture of water and one organic solvents such as isopropanol.
Appropriate solutions of the salt of clavulanic acid with the amine (II) and the salt precursor compound can be mixed and the pharmaceutically acceptable salt is allowed to crystallize. The reaction can be suitably carried out at a temperature below ambient, e.g. B. 0 to 15 C, e.g. B. 0 to 10 C, conveniently 0 to 0, 5 C, are carried out. When the salt of clavulanic acid with the amine
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(II) is formed in aqueous solution, it can be suitably precipitated by mixing the aqueous solution with an excess of acetone.
Suitable esterification processes include: a) reacting the salt of clavulanic acid with the amine (II) with a compound of formula Q-R11, wherein Q is an easily displaceable group and R11 is an organic group; b) reacting the salt of clavulanic acid with the amine (II) with an alcohol or thiol in the presence of a condensation promoter such as carbodiimide; and c) reacting the salt of clavulanic acid with the amine (II) with a diazo compound.
The above processes also include those aspects in which the salt of clavulanic acid with the amine (II) is first converted to clavulanic acid or another salt thereof, and then converted to the desired ester. Further details of esterification processes are disclosed in GB-A-1 508 977 and 1 508 978. The use of the present invention enables salts and esters of clavulanic acid to be more easily obtained in pure form than by the methods of GB-A-1 508 977 and 1 543 563.
The invention will now be described on the basis of mere examples.
Example l:
Triethylene tetramine was mixed with clavulanic acid in solution in THF and rapid crystallization was observed to form a solid salt (pale yellow solid).
Example 1 to 2: 4:
Impure wet solutions of clavulanic acid in ethyl acetate (in each case 1 1, 10, 14 g / ml, approx. 1% water), obtained by extraction of a 5th clavuligerus fermentation broth with ethyl acetate and certain pre-purification by ion exchange, were each with 600 ml of acetone mixed. Then an excess of pure ethylenediamine, N, N'-diethylethylenediamine and N, N'-diisopropylethylenediamine, respectively, was added to separate the 1 1 batches of this solution with stirring, the amount of each amine being an excess of the amount required to form a Diammonium salt with the clavulanic acid was necessary. After further stirring, a precipitate of the salt was formed.
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zes. A further crystal yield was obtained by adding an excess of acetone.
The precipitated diammonium salt was filtered off and washed with acetone.
The crystals of each of the diammonium salts thus formed were converted to potassium clavulanate by dissolving the salt in the minimum amount of water, followed by adding a solution of an excess of potassium 2-ethylhexanoate in isopropyl alcohol.
After further stirring, a potassium clavulanate precipitate was formed and filtered, washed with isopropyl alcohol and dried.