CN100439377C - 控制利塞膦酸盐晶体结构的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种控制3-吡啶基-1-羟基亚乙基-1，1-二膦酸盐(利塞膦酸盐)晶形的方法。此方法使用pH调节步骤，以诱导特有的水合物形式，从而避免非期望水合物形式的偶然性成核。
Description
发明领域
本发明涉及控制3-吡啶基-1-羟基亚乙基-1，1-二膦酸盐(利塞膦酸盐)晶形的方法。此方法使用pH调节步骤，以诱导特有的水合物形式，从而避免非期望水合物形式的偶然性成核。
发明背景
已提出，将二膦酸如3-吡啶基-1-羟基亚乙基-1，1-二膦酸(利塞膦酸)用于治疗骨和钙代谢疾病。所述疾病包括骨质疏松、甲状旁腺机能亢进、恶性肿瘤相关的血钙过多、骨质溶解骨转移瘤、进行性骨化性肌炎、全身性钙沉着、关节炎、神经炎、滑囊炎、肌腱炎和其它炎性病症。目前已经用EHDP(乙烷-1-羟基-1，1-二膦酸)和利塞膦酸成功地治疗了佩吉特氏病和异位性骨化症。
文献中已知，某些二膦酸以及它们的盐能够形成水合物，利塞膦酸钠以三种水合态存在：一水合态、双倍半水合态和无水态。选择性产生双倍半水合物形式而不产生一水合物和无水形式的结晶方法是合意的。
发明概述
本发明涉及令人惊奇的发现，即在采用pH调节步骤而不是溶剂型成核步骤的方法中，可选择性地控制3-吡啶基-1-羟基亚乙基-1，1-二膦酸盐(利塞膦酸盐)的水合物形式。
本发明方法包括以下步骤：
a)将3-吡啶基-1-羟基亚乙基-1，1-二膦酸溶于异丙醇和水的混合物中，并加入足量的无机碱使pH值为6，以形成溶液；
b)将该溶液加热至约50℃至约60℃，以形成热溶液；
c)过滤所述热溶液，以形成滤过的溶液；
d)用无机酸将所述滤过溶液的pH值调节到4.7至5的pH范围内，同时维持在步骤(b)中获得的温度，以形成中和过的溶液；
e)使中和过的溶液温度冷却至约20℃至约40℃，以形成3-吡啶基-1-羟基亚乙基-1，1-二膦酸盐的成核浆液；
f)将异丙醇和足以提供4.7至5.2pH值的无机酸加入到所述浆液中，以形成具有双倍半水合物晶形的3-吡啶基-1-羟基亚乙基-1，1-二膦酸盐熟浆液；和
g)分离3-吡啶基-1-羟基亚乙基-1，1-二膦酸盐双倍半水合物。
本发明的另一个目的是提供一种以所需晶形来结晶利塞膦酸盐的方法，所述方法适于非期望一水合物晶体的偶然性或意外性成核。
对于本领域的普通技术人员来说，通过阅读下列详述和所附的权利要求书，本发明的这些和其它目的、特征和优点将变得显而易见。除非另外指明，本文中所有百分数、比率和比例均按重量计。除非另外指明，所有温度的单位均为摄氏度(℃)。所有引用文献的相关部分均引入本文以供参考；任何文献的引用不应被解释为是对其作为本发明的现有技术的认可。
发明详述
本发明涉及一种可控制3-吡啶基-1-羟基亚乙基-1，1-二膦酸盐最终晶形的方法。3-吡啶基-1-羟基亚乙基-1，1-二膦酸盐可以多种形式存在，特别是双倍半水合物、一水合物和无水形式。本发明向配制人员提供了一种用于配制具有单一晶形最终产物的方法。
本方法通过采用pH调节步骤，诱导所需晶形成核，该方法领先于依靠溶剂加入诱导成核的方法。这排除了对3-吡啶基-1-羟基亚乙基-1，1-二膦酸盐结晶体系的化学冲击或热冲击可能性，化学冲击或热冲击可造成在需要双倍半水合物时，形成非期望的一水合物晶体。
因此，本发明涉及这样一种方法，其中在排除形成一水合物形式的情况下，形成双倍半水合物晶形。
方法
本发明方法涉及若干步骤，以及若干非必需的任选步骤。
步骤(a)：
本发明步骤(a)涉及将3-吡啶基-1-羟基亚乙基-1，1-二膦酸溶于异丙醇和水的混合物中，并加入足量的无机碱使溶液的pH值为6，从而形成溶液。
异丙醇和水的相对量可由配制人员调节，以确保后续工序的顺利进行。例如，可使用较多或较少的异丙醇，这取决于步骤(a)中待溶解并形成溶液的溶质(利塞膦酸盐)量。在一个实施方案中，对于每克待结晶的3-吡啶基-1-羟基亚乙基-1，1-二膦酸而言，需混合8.2克水和1.23克异丙醇，以形成待加入该溶质的混合物。在另一个实施方案中，对于每克利塞膦酸盐，需混合9.7克水和1.62克异丙醇。
在已将3-吡啶基-1-羟基亚乙基-1，1-二膦酸加入到异丙醇水混合物中后加入足量的无机碱，以使溶液的pH值为6。适用于本发明方法的无机碱的非限制性实施例包括NaOH、NaOCH3和NaOC(O)CH3。可将该碱作为水溶液、异丙醇/水的溶液或固体来加入。该碱可一次性、分批或连续加入，这取决于所用的设备或异丙醇和水的相对量。在一个迭代中，将步骤(a)中异丙醇和水的比率调节至0％至30％，在另一迭代中，为0％至17％。
在一个实施方案中，在充分搅拌下，向利塞膦酸盐的异丙醇/水(1.1克异丙醇对6.7克水-1∶6.6w/w)悬浮液中，按重量计加入2当量的16.7％的NaOH水溶液。在本发明的另一个实施方案中，异丙醇和水的比率还可为1∶5.9，而另一实施方案所提供的水与异丙醇的比率为1∶9.1。搅拌或或换句话讲搅动步骤(a)中由此形成的溶液，直至形成澄清的溶液。然而，可以任何浓度加入无机碱，前提条件是配制人员考虑到递送到此过程中的过剩水量。例如，只要考虑到过剩水量，0.1N的溶液与50％w/w的溶液同样是适合的。
步骤(b)：
本发明步骤(b)涉及将该溶液加热至约50℃至约60℃的温度，以形成热溶液。
在一个实施方案中，将步骤(a)中所形成的溶液加热至55℃，直至该溶液澄清并均匀。然而，如果不是长时间加热，将温度加热至60℃或更高可能不会显著影响本发明的方法。在本方法的某些迭代中，可能需要加热至55℃以上，但低于60℃。另一实施方案将溶液温度维持在52℃至58℃的范围内。需要在下文步骤(e)之前将溶液温度加热并维持在55℃±5℃，以确保在整个过程中利塞膦酸盐保留于溶液中。
可依据溶液澄清的速度判定溶液维持在最终温度下的时间量，溶液澄清的速度本身取决于一种或多种因素，特别是异丙醇/水溶液的相对组成和溶质浓度。
步骤(c)：
本发明步骤(c)涉及过滤所述热溶液，以形成滤过的溶液。在一个实施方案中，用水洗涤过滤器，并在将滤液转移至另一容器或原容器之前，将全部滤液的温度维持在步骤(b)的温度上。进行热溶液过滤的速度不影响本发明的方法，除非热溶液的温度无法维持在约50℃以上。可连续使用一种以上的过滤器。
本发明方法可进一步包括任选步骤(c)(i)，所述步骤包括：
c)(i)向所述滤过的溶液中加入3-吡啶基-1-羟基亚乙基-1，1-二膦酸盐双倍半水合物的晶种。
用于此任选步骤中的晶种可得自以前分离和定性的批料，或方便地得自包含步骤(e)产物的成核溶液。
步骤(d)：
本发明步骤(d)涉及用无机酸将所述滤过溶液的pH值调节到4.7至5的pH范围内，同时维持在步骤(b)中获得的温度，以形成中和过的溶液。
可用于调节pH范围的无机酸的非限制性实施例包括HCl、H2SO4和H3PO4。在一个实施方案中，加入12N的HCl(每当量用于上文步骤(a)的无机碱需0.35当量)，加入量低于搅拌溶液的液面。在加入所需量的酸后，配制人员可持续搅拌，直至溶液均匀或直至获得稳定的pH值。在一个实施方案中，在在步骤(b)中获得的温度下，将该溶液搅拌30分钟。
然而，如果配制人员已调节了溶剂的相对组成(异丙醇/水比率)或溶质的浓度，以使溶液的中和作用开始形成所需双倍半水合物晶形的晶核，则不再需要将中和过的溶液保留并搅拌相当一段时间。
步骤(e)：
本发明步骤(e)涉及使中和过的溶液冷却至约20℃至约30℃的温度，以形成3-吡啶基-1-羟基亚乙基-1，1-二膦酸盐的成核浆液。在此步骤期间，晶体长成了，并实现了大规模的晶体复原。
可以任何速度冷却得自步骤(d)的中和过的溶液，该速度可提供双倍半水合物的均匀形成。在本发明的一个实施方案中，在2.5小时时间内将该溶液温度线性冷却至25℃，在此时间内，搅拌该成核浆液，以确保所需晶体的形成。然而，可由配制人员调节溶液冷却的速度，这取决于液相的组成和步骤(a)中溶质的浓度。
在另一个实施方案中，步骤(e)中的最终温度为20℃至40℃，而在另一个实施方案中，使用20℃至30℃的冷却范围，以确保所需晶形完全长成。
本发明所利用的依据是，如果含有非期望的一水合物晶体，则可重新加热或保持该饱和成核溶液至如下温度，所述温度在步骤(b)温度和步骤(e)最终所需温度之间，从而提供以下任选步骤(e)(i)和(e)(ii)，所述步骤包括：
e)(i)将所述成核浆液的温度保持在约20℃至约30℃下，并在所述温度下保持所述浆液，直至所述一水合物形式转变为所述双倍半水合物形式；
e)(ii)重复步骤(e)。
因为这些任选步骤由于造成一水合物晶体的非期望形成的偶然情况而可能需要，所以配制人员还可修改步骤(e)的一个或多个条件，特别是冷却速度或最终温度。
步骤(f)：
本发明步骤(f)涉及将异丙醇和足以提供4.7至5.2pH值的无机酸加入到得自步骤(e)的所述成核浆液中，以形成具有双倍半水合物晶形的3-吡啶基-1-羟基亚乙基-1，1-二膦酸盐熟浆液。此熟浆液包含加入到步骤(a)过程中的大块的利塞膦酸盐。
在将pH值调节至所需范围内之前，向该成核浆液中加入异丙醇。在一个实施方案中，在充分搅拌下，加入重量为所含水重量0.25倍的异丙醇，其后搅拌30分钟。
可用于在加入最后的异丙醇等分试样后调节pH范围的无机酸的非限制性实施例包括HCl、H2SO4和H3PO4。在加入所需量的酸后，配制人员可持续搅拌，直至结晶完全。
如果最终成核浆液的pH范围低于所需的最终范围，则可使用无机碱将该pH值调节至所需范围。适宜的无机碱包括用于上文步骤(a)中所述的那些。
有若干迭代可实施步骤(f)。例如，在第一迭代中，可将异丙醇和用于形成所述熟浆液的无机酸作为混合物来加入。此混合物的加入量可多于或少于成核浆液中的液体量。可供选择地，异丙醇与所述无机酸是完全分开加入的，或以可供选择的方式来加入。
步骤(g)：
本发明步骤(g)涉及分离3-吡啶基-1-羟基亚乙基-1，1-二膦酸盐双倍半水合物。可以任何与上文步骤中所用设备相容的方式，实现此步骤。
分离利塞膦酸盐晶体的一种方法是通过过滤，可经由重力或经由真空进行过滤。然而，配制人员更愿意滗析滤液，以获得最终产品。
本发明的方法涉及通过调节溶质饱和溶液的pH值，控制成核和晶形，因此异丙醇的加入必须以不冲击稳定体系且不导致非期望一水合物晶体形成的方式来进行。此外，将冷却温度控制在步骤(b)中所用温度之下，可确保所需双倍半水合物晶体的可控生长。
本发明的一个实施方案包括以下步骤：
a)将3-吡啶基-1-羟基亚乙基-1，1-二膦酸溶于异丙醇和水的混合物中，并加入足量的NaOH使pH值为6，以形成溶液；
b)将该溶液加热至55℃，以形成热溶液；
c)过滤所述热溶液，以形成滤过的溶液，同时将温度维持在55℃；
d)用HCl将所述滤过溶液的pH值调节到4.7至5的pH范围内，同时将温度维持在55℃，以形成中和过的溶液；
e)将中和过的溶液冷却至25℃，以形成3-吡啶基-1-羟基亚乙基-1，1-二膦酸盐的成核浆液；和
f)将异丙醇和足以提供4.7至5.2pH值的HCl加入到所述浆液中，以形成具有双倍半水合物晶形的3-吡啶基-1-羟基亚乙基-1，1-二膦酸盐熟浆液。
以下是本发明方法的非限制性实施例。
a)向第一个容器中加入水(1640mL)和异丙醇(246g)。搅拌该溶液，并加入3-吡啶基-1-羟基亚乙基-1，1-二膦酸(利塞膦酸盐)(200g)。在搅拌的同时，加入16.7％的NaOH(318.1g，2.0eq，1.328mol)水溶液。
b)然后，将该溶液加热至55℃，并保持在55±5℃的温度下，直至所有溶质均已溶解。
c)然后将该溶液过滤，并转移到另一个容器中，该容器已预热至55±5℃的温度。用水(80g)洗涤过滤器。
d)在将温度维持在约55℃的同时，加入12N HCl(38.7mL，0.7eq.，0.465mol)，以提供4.7至5.0的pH值。将该溶液搅拌30分钟。
e)然后在2.5小时的时间内缓慢地将该溶液冷却至25℃，并形成利塞膦酸盐的成核浆液。
f)向该成核浆液中加入异丙醇(410g)，并将所含物搅拌30分钟，其后加入足量的HCl，以提供4.7至5.2的pH值。
g)再搅拌一小时后，过滤收集已形成的利塞膦酸盐晶体。
本发明的另一个实施方案涉及其中可获得较低收率和较高纯度的方法，所述实施方案包括以下步骤：
a)将3-吡啶基-1-羟基亚乙基-1，1-二膦酸溶于异丙醇和水的混合物中，并加入足量的无机碱使pH值为6，以形成溶液；
b)将该溶液从约50℃加热至约60℃，以形成热溶液；
c)过滤所述热溶液，以形成滤过的溶液；
d)用无机酸将所述滤过溶液的pH值调节到4.7至5的pH范围内，同时维持在步骤(b)中获得的温度，以形成中和过的溶液；
e)使中和过的溶液温度冷却至约20℃至约40℃，以形成3-吡啶基-1-羟基亚乙基-1，1-二膦酸盐的成核浆液；和
f)分离3-吡啶基-1-羟基亚乙基-1，1-二膦酸盐双倍半水合物。
在发明详述中引用的所有文献的相关部分均引入本文以供参考；任何文献的引用并不可理解为是对其作为本发明的现有技术的认可。
尽管说明和描述了本发明的具体实施方案，但对于本领域的技术人员显而易见的是，在不背离本发明的精神和保护范围的情况下可作出许多其它的变化和修改。因此，有意识地在附加的权利要求书中包括本发明范围内的所有这些变化和修改。
Claims (28)
1.一种制备具有双倍半水合物晶形的3-吡啶基-1-羟基亚乙基-1，1-二膦酸盐的方法，所述方法包括以下步骤：
a)将3-吡啶基-1-羟基亚乙基-1，1-二膦酸溶于异丙醇和水的混合物中，并加入足量的无机碱使pH值为6，以形成溶液；
b)将所述溶液从50℃加热至60℃，以形成热溶液；
c)过滤所述热溶液，以形成滤过的溶液；
d)用无机酸将所述滤过溶液的pH值调节到4.7至5的pH范围内，同时维持在步骤(b)中获得的所述温度，以形成中和过的溶液；
e)使所述中和过的溶液冷却至20℃至40℃的温度，以形成3-吡啶基-1-羟基亚乙基-1，1-二膦酸盐的成核浆液；
f)将异丙醇和足以提供4.7至5.2pH值的无机酸加入到所述浆液中，以形成具有所述双倍半水合物晶形的3-吡啶基-1-羟基亚乙基-1，1-二膦酸盐熟浆液；和
g)分离3-吡啶基-1-羟基亚乙基-1，1-二膦酸盐双倍半水合物。
2.如权利要求1所述的方法，其中步骤(a)中异丙醇与水的百分比为大于0％等于或小于30％。
3.如权利要求1所述的方法，其中步骤(a)中异丙醇与水的比率为1∶6.7。
4.如权利要求1所述的方法，其中步骤(a)中异丙醇与水的比率为1∶5.9至1∶9.1。
5.如权利要求1所述的方法，其中步骤(a)中的所述无机碱选自NaOH、NaOCH3和NaOC(O)CH3。
6.如权利要求5所述的方法，其中所述无机碱为NaOH。
7.如权利要求1所述的方法，其中步骤(b)中的所述温度为52℃至58℃。
8.如权利要求7所述的方法，其中所述温度为55℃。
9.如权利要求1所述的方法，其中在步骤(c)中形成的所述滤过溶液具有与步骤(b)中形成的所述热溶液相同的温度。
10.如权利要求1所述的方法，其中步骤(d)中的所述无机酸选自HCl、H2SO4和H3PO4。
11.如权利要求10所述的方法，其中所述无机酸为HCl。
12.如权利要求1所述的方法，其中步骤(e)中的所述温度为20℃至40℃。
13.如权利要求12所述的方法，其中所述温度为20℃至30℃。
14.如权利要求13所述的方法，其中所述温度为25℃。
15.如权利要求1所述的方法，其中步骤(f)中的所述无机酸选自HCl、H2SO4和H3PO4。
16.如权利要求15所述的方法，其中所述无机酸为HCl。
17.如权利要求1所述的方法，其中用于形成步骤(f)中所述熟浆液的所述异丙醇和无机酸是作为混合物加入的。
18.如权利要求1所述的方法，其中加入到步骤(f)中的所述异丙醇和所述无机酸是分开加入的。
19.如权利要求18所述的方法，其中所述异丙醇和所述无机酸是分开且同时加入的。
20.如权利要求18所述的方法，其中所述异丙醇和所述无机酸是交替分批加入的。
21.如权利要求1所述的方法，其中在步骤(g)中分离的产品是通过过滤分离的。
22.如权利要求1所述的方法，其中在步骤(g)中分离的产品是通过滗析所述溶剂分离的。
23.如权利要求1所述的方法，其中在步骤(g)中分离的产品是通过离心分离的。
24.如权利要求1所述的方法，所述方法具有任选步骤(c)(i)，所述步骤包括：
c)(i)向所述滤过的溶液中加入3-吡啶基-1-羟基亚乙基-1，1-二膦酸盐双倍半水合物的晶种。
25.如权利要求1所述的方法，其中在步骤(f)中形成的产品具有片状晶形。
26.如权利要求1所述的方法，其中当步骤(e)中形成的所述成核浆液包含一水合物和双倍半水合物晶形的混合物时，所述方法还包括：
e)(i)将所述成核浆液的温度保持在20℃至30℃，并在所述温度下保持所述浆液，直至所述一水合物形式转变为所述双倍半水合物形式；
e)(ii)重复步骤(e)。
27.一种制备具有双倍半水合物晶形的3-吡啶基-1-羟基亚乙基-1，1-二膦酸盐的方法，所述方法包括以下步骤：
a)将3-吡啶基-1-羟基亚乙基-1，1-二膦酸溶于异丙醇和水的混合物中，并加入足量的无机碱使pH值为6，以形成溶液；
b)将所述溶液加热至50℃至60℃，以形成热溶液；
c)过滤所述热溶液，以形成滤过的溶液；
d)用无机酸将所述滤过溶液的pH值调节到4.7至5的pH范围内，同时维持在步骤(b)中获得的所述温度，以形成中和过的溶液；
e)使所述中和过的溶液温度冷却至20℃至40℃的温度，以形成3-吡啶基-1-羟基亚乙基-1，1-二膦酸盐的成核浆液；和
f)分离3-吡啶基-1-羟基亚乙基-1，1-二膦酸盐双倍半水合物。
28.一种制备具有双倍半水合物晶形的3-吡啶基-1-羟基亚乙基-1，1-二膦酸盐的方法，所述方法包括以下步骤：
a)将3-吡啶基-1-羟基亚乙基-1，1-二膦酸溶于异丙醇和水的混合物中，并加入足量的NaOH使pH值为6，以形成溶液；
b)将所述溶液加热至55℃，以形成热溶液；
c)过滤所述热溶液，以形成滤过的溶液，同时将温度维持在55℃；
d)用HCl将所述滤过溶液的pH值调节到4.7至5的pH范围内，同时将温度维持在55℃，以形成中和过的溶液；
e)将所述中和过的溶液冷却至25℃，以形成3-吡啶基-1-羟基亚乙基-1，1-二膦酸盐的成核浆液；和
f)将异丙醇和足以提供4.7至5.2pH值的HCl加入到所述浆液中，以形成具有双倍半水合物晶形的3-吡啶基-1-羟基亚乙基-1，1-二膦酸盐熟浆液。
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