4′-表柔红霉素xHCl的结晶
本发明涉及结晶4′-表柔红霉素盐酸盐(4′-epidaunorubicin hydrochloride)及其生产方法。
蒽环类抗生素(Anthracycline)包含大群的天然存在的生物活性化合物。几种蒽环类抗生素在临床中用作抗癌化疗药。临床上重要物质的例子是柔红霉素(daunorubicin),亚德里亚霉素,去甲氧基柔红霉素(idarubicin),表柔比星,吡柔比星,阿柔比星,洋红霉素和佐柔比星。蒽环类抗生素可以通过化学合成或者发酵微生物来生产。它们直接使用(例如阿柔比星,柔红霉素和洋红霉素)或者是其他蒽环类抗生素的半合成衍生物(例如表柔比星,去甲氧基柔红霉素,亚德里亚霉素,吡柔比星和佐柔比星)。蒽环类抗生素能够有效的抗白血病和不同的固体癌性肿瘤。全球最普遍使用的蒽环类抗生素是亚德里亚霉素和表柔比星。表柔红霉素是表柔比星合成中关键的中间体。
美国专利US4112076,US4345068,US4861870,US5945518和US5874550公开了制备表柔比星盐酸盐和它作为抗癌剂的用途。
目前,用于提纯4′-表柔红霉素盐酸盐的主要方法是通过加入反溶剂来将其从溶液中无定形沉淀(amorphous precipitation)。通常,在这种方法中,将表柔红霉素的碱性溶液用甲醇盐酸(methanolic hydrochloric acid)处理,来将pH值调整为2-5,和随后通过加入醚来沉淀4′-表柔红霉素盐酸盐。
US4345068公开使用甲醇盐酸来从氯仿萃取物中沉淀4′-表柔红霉素盐酸盐。虽然称作“结晶”,但是这种方法不产生结晶,而是产生无定形的4′-表柔红霉素盐酸盐。
Boivin等人(“Substitutions of allylic esters: preparation of 3-aminoglycals and their acid-catalyzed glycosidation. Use in the partial synthesis of glycosides of the anthracycline group”, Carbohydrate Research, 1980, 79 (2), 193-204)公开了从乙醇/醚(ether )中沉淀4′-表柔红霉素盐酸盐。同样发现这种方法生产了无定形的,而非结晶的4′-表柔红霉素盐酸盐。
但是,4′-表柔红霉素盐酸盐的无定形沉淀具有缺点,即,沉淀的4′-表柔红霉素盐酸盐仅仅是完全可溶的,并且经常不能令人满意的进行提纯。
所以,本发明要解决的问题是提供提纯和结晶4′-表柔红霉素盐酸盐的简单方法,其使得待结晶的4′-表柔红霉素盐酸盐呈稳定的和易于溶解的形式。
这个问题是通过结晶4′-表柔红霉素盐酸盐的方法来解决的,该方法包括在溶剂体系中结晶4′-表柔红霉素盐酸盐,该溶剂体系包括:
a)溶剂A,其选自C1和C2卤化溶剂及其混合物,
b)溶剂B,其选自C1–C5直链和支化的醇及其混合物,和
c)溶剂C,其选自C1– C5直链和支化的醇及其混合物,
其中溶剂C经选择以提供相比于溶剂B的4′-表柔红霉素盐酸盐的更低溶解度。
通过这种方法生产了结晶4′-表柔红霉素盐酸盐。
本发明的方法利用4′-表柔红霉素盐酸盐作为起始材料。对于4′-表柔红霉素盐酸盐的来源和形式没有进一步的限制。例如可以使用4′-表柔红霉素盐酸盐,其是在之前的化学合成中由前体产生的。同样,可以使用市售的4′-表柔红霉素盐酸盐,其要进一步提纯。还可以使用这样的4′-表柔红霉素盐酸盐,其是通过使用合适的微生物来生产的,并且在随后的步骤中转化成相应的盐酸盐。具体的,可以使用包含杂质的起始材料4′-表柔红霉素盐酸盐,所述杂质例如前述合成步骤产生的杂质。
4′-表柔红霉素盐酸盐是在溶剂体系中结晶的,该溶剂体系包含彼此不同的溶剂A,B和C。所以,此处所述的溶剂体系包含至少三种不同种类的溶剂。
选择溶剂A以具有溶解4′-表柔红霉素盐酸盐的能力。关于它的结构,溶剂A选自C1和C2卤化溶剂及其混合物。溶剂A可以是单种溶剂或者是溶剂的混合物,但是优选是单种溶剂。通常,作为溶剂A,可以使用任何溶剂,只要它具有一个或者两个碳原子,包含至少一种卤素原子,并且适于溶解4′-表柔红霉素盐酸盐。优选溶剂A包含1–3个和更优选2或者3个卤素原子。作为卤素,氯和溴是优选的。该卤素原子可以相同或者不同。例如溶剂A可以是化合物,其具有至少一个氯原子和/或至少一个溴原子。优选的是溶剂A中存在的卤素原子是氯原子。用作溶剂A的化合物可以包含除了卤素原子之外另外的官能团。另一方面,优选的是溶剂A不包含这样的另外的官能团。根据一种优选的实施方案,溶剂A是饱和化合物,并且因此不包含双键。此外可以优选的是溶剂A具有仅仅一个碳原子。优选溶剂A选自二氯甲烷,二溴甲烷,氯仿,溴仿,二氯乙烷(例如1,1-二氯乙烷或者1,2-二氯乙烷),二溴乙烷(例如1,2-二溴乙烷),三氯乙烷(例如1,1,1-三氯乙烷或者1,1,2-三氯乙烷),四氯乙烷(例如1,1,2,2-四氯乙烷)及其混合物。更优选地,溶剂A选自氯仿,二氯甲烷及其混合物。
溶剂B是基于它的提纯4′-表柔红霉素盐酸盐中的普通杂质的能力来选择。它选自C1– C5直链和支化的醇及其混合物。溶剂B可以是单种溶剂或者溶剂的混合物,但是优选是单种溶剂。具有C1– C5碳骨架的每种醇可以用作溶剂B,只要它能够允许提纯4′-表柔红霉素盐酸盐就行。尤其,溶剂B可以是单醇或者多元醇。此外,溶剂B包括具有除了羟基之外另外的官能团的醇。但是,优选的是溶剂B不具有另外的官能团。此外,优选的是溶剂B是饱和化合物,并因此不包含双键或者叁键。根据一种优选的实施方案,溶剂B选自C1– C3直链和支化的醇及其混合物。根据另外一种优选的实施方案,溶剂B选自C1直链和支化的醇,C2直链和支化的醇,C3直链醇及其混合物。最优选溶剂B选自甲醇,乙醇,1-丙醇及其混合物。
所选择的溶剂C是4′-表柔红霉素盐酸盐的反溶剂。它选自C1– C5直链和支化的醇及其混合物。溶剂C可以是单种溶剂或者溶剂的混合物,但是优选单种溶剂。溶剂C还经选择以提供相比于溶剂B的4′-表柔红霉素盐酸盐的更低溶解度。在本文上下文中,应当指出的是在本领域技术人员的技术知识内,从此处所述的醇中确定作为溶剂C的那些醇,相比于溶剂B,它们为4′-表柔红霉素盐酸盐提供更低的溶解度。例如,本领域技术人员可以将4′-表柔红霉素盐酸盐溶解在选自C1– C5直链和支化的醇及其混合物的溶剂中,并且确定这种溶剂对于4′-表柔红霉素盐酸盐的溶解能力。在接下来的步骤中,本领域技术人员能够将4′-表柔红霉素盐酸盐溶解在选自C1– C5直链和支化的醇及其混合物的不同溶剂中,并且确定这种溶剂对于4′-表柔红霉素盐酸盐的溶解能力。从所测试的两种溶剂,本领域技术人员指定4′-表柔红霉素盐酸盐在其中溶解度更高的醇作为溶剂B。因此,本领域技术人员指定4′-表柔红霉素盐酸盐在其中溶解度较低的醇作为溶剂C。可以将具有C1– C5碳骨架的每种醇用作溶剂C,只要它能够充当4′-表柔红霉素盐酸盐的反溶剂就行。例如,溶剂C可以是单醇或者多元醇。此外,溶剂C包括具有除了羟基之外的另外的官能团的醇。但是,优选的是溶剂B不具有另外的官能团。此外,优选的是溶剂C是饱和化合物,并因此不包含双键或者叁键。根据一种优选的实施方案,溶剂C选自C3– C5直链和支化的醇及其混合物。根据另外一种优选的实施方案,溶剂C选自C3支化的醇,C4直链和支化的醇,C5直链和支化的醇及其混合物。最优选地,溶剂C选自异丙醇,1-丁醇,2-丁醇和1-戊醇。
根据一种优选的实施方案,本发明的溶剂体系包含0.1–20体积%的溶剂A,7–50体积%的溶剂B和45–92体积%的溶剂C。
根据另外一种优选的实施方案,该溶剂体系包含1–6体积%的溶剂A,10–40体积%的溶剂B和54–89体积%的溶剂C。
此外可以优选的是该溶剂体系没有不同于溶剂A,B或者C的溶剂。根据这种实施方案,该溶液不包含溶剂A,B和C之外的溶剂。但是,该溶剂体系可以包含除了4′-表柔红霉素盐酸盐之外的其他成分,例如诸如盐。
根据另外一种优选的实施方案,该溶剂体系由4′-表柔红霉素盐酸盐和溶剂A,B和C组成。在这种情况中,该溶剂体系中不允许存在另外的成分。
本发明的方法优选是按如下来进行的:将4′-表柔红霉素盐酸盐溶解在溶剂混合物I中,随后,将所形成的4′-表柔红霉素盐酸盐溶液与溶剂混合物II接触。
溶剂混合物I的特征在于包含溶剂A,并且具有溶解4′-表柔红霉素盐酸盐的能力。溶剂混合物I还允许仅仅由溶剂A组成。但是,在这种情况中,溶剂混合物II必须包含溶剂B和C。不过,优选的是除了溶剂A之外,溶剂混合物I还包含溶剂B或者溶剂C,或者溶剂B和C的混合物。在这种情况中,优选的是溶剂混合物I一方面包含(i)溶剂A,和另一方面包含(ii)溶剂B或者C或者其混合物,其体积比是1:2-4:1。优选(i)溶剂A和(ii)溶剂B,C或者其混合物的体积比是0.75:1-3:1,和最优选1:1-2:1。
溶剂混合物II包含溶剂C。溶剂体系II通常可以仅仅由溶剂C组成。但是,在这种情况中,溶剂混合物I必须包含溶剂A和溶剂B。根据一种优选的实施方案,溶剂混合物II包含溶剂B和C。
溶剂混合物I能够溶解4′-表柔红霉素盐酸盐。因此,在本发明方法的第一步骤中,4′-表柔红霉素盐酸盐完全溶解在溶剂混合物I中。任选地,可以通过升高溶剂混合物I的温度,来助于将4′-表柔红霉素盐酸盐溶解在溶剂混合物I中。例如,4′-表柔红霉素盐酸盐在溶剂混合物I中的溶解可以在40–80℃,优选50–70℃,和最优选55-65℃的温度下进行。优选溶剂混合物的加热I伴随以搅拌。
随后,将4′-表柔红霉素盐酸盐在溶剂混合物I中的溶液与溶剂混合物II接触。所以,溶剂混合物II可以加入到4′-表柔红霉素盐酸盐在溶剂混合物I中的溶液中。另一方面,还可以将4′-表柔红霉素盐酸盐在溶剂混合物I中的溶液加入到溶剂混合物II中。该溶剂混合物可以通过任何方便的手段来进行接触。例如,可以将含4′-表柔红霉素盐酸盐的溶剂混合物I滴入、注入或者倒入溶剂混合物II中,或者反之亦然。优选该溶剂混合物是通过将包含4′-表柔红霉素盐酸盐的溶剂混合物I缓慢滴入溶剂混合物II中或者反之亦然,来进行接触的。滴入可以例如进行1s-1小时,例如1分钟-40分钟,或者5分钟-30分钟的时间。
根据一种优选的实施方案,通过将4′-表柔红霉素盐酸盐在溶剂混合物I中的溶液与溶剂混合物II接触,所形成的溶剂体系包含0.1–20体积%,优选0.1–15体积%,更优选0.1–12体积%,和最优选0.1–10体积%的溶剂A。
通过利用与不含溶剂A的溶剂混合物II接触来降低溶液A的浓度,降低了4′-表柔红霉素盐酸盐的溶解度。当溶剂A在该溶剂体系中的浓度降低到低于20体积%,优选低于15体积%,更优选低于12体积%和最优选低于10体积%时,4′-表柔红霉素盐酸盐的结晶在合适的条件下开始。但是,在本文上下文中,已经发现将溶剂A的浓度降低到低于一定程度不足以引起结晶。本质的是用于稀释溶剂A和因此降低溶剂A在溶剂混合物中的浓度的溶剂是合适的溶剂。尤其,已经发现将4′-表柔红霉素盐酸盐在溶剂A中的溶液与常规使用的反溶剂(例如醚,酮,酯和腈)接触引起了4′-表柔红霉素盐酸盐的突然沉淀。在这种情况中,沉淀了无定形的4′-表柔红霉素盐酸盐,其具有上述的缺点。所以,重要的是4′-表柔红霉素盐酸盐在溶剂A中的溶液与溶剂C接触。溶剂C包含合适的醇,已经发现其易于与4′-表柔红霉素盐酸盐的极性官能团相互作用。所以,引起了缓慢的结晶,而不是突然的沉淀,这导致产生了结晶4′-表柔红霉素盐酸盐。
为了进一步优化这种方法,将4′-表柔红霉素盐酸盐在该溶剂体系中的浓度调整为7g/L-30g/L,优选7.5g/L-25g/L,和最优选8g/L-20g/L。
另外更优选的是包含4′-表柔红霉素盐酸盐的溶剂体系的pH值是pH2–5。
此外,根据另外一种优选的实施方案,在4′-表柔红霉素盐酸盐溶液与溶剂混合物II接触之后,将所形成的混合物冷却到5–35℃,优选15–30℃,和最优选20–30℃的温度。
根据另外一种优选的实施方案,将所形成的混合物在2–8小时,优选3–7小时和更优选4–6小时内冷却到5–35℃,优选15–30℃和最优选20–30℃的温度,所述的时间从溶剂混合物I与溶剂混合物II接触的时间开始。
根据另外一种优选的实施方案,将所形成的混合物在5–35℃,优选15–30℃和最优选20–30℃的温度下搅拌2–24小时,优选4–20小时,更优选8–16小时,甚至更优选10–14小时的时间。
通过进行本发明的方法所获得的结晶4′-表柔红霉素盐酸盐优选具有表1所示的粉末X射线衍射图。该粉末X射线衍射图优选是使用Kα1辐射测量的;将STOE STADI P粉末衍射系统(Stoe CIE GmbH,Darmstadt, Germany)优选用作该测量装置。
表1:本发明的优选实施方案的4′-表柔红霉素盐酸盐晶体的粉末X射线衍射图。
本发明的结晶4′-表柔红霉素盐酸盐更优选具有表2所示的粉末X射线衍射图。表2的数据优选是用STOE STADI P粉末衍射系统(Stoe CIE GmbH,Darmstadt, Germany),使用Kα1辐射来获得的:
表2:更优选的根据本发明所获得的4′-表柔红霉素盐酸盐晶体粉末X射线衍射图。
根据甚至更优选的实施方案,本发明的结晶4′-表柔红霉素盐酸盐具有表3所示的一种、多种或者全部的粉末X射线衍射值(在具体的衍射角2(θ)的相对强度的具体范围),优选是用STOE STADI P粉末衍射系统(Stoe CIE GmbH,Darmstadt, Germany),使用Kα1辐射来测量的:
表3:根据本发明甚至更优选的实施方案的4′-表柔红霉素盐酸盐晶体的粉末X射线衍射图。
根据此处所述的方法生产的结晶4′-表柔红霉素盐酸盐可以具有表4所示的这些物理参数。这些数据是使用来自Xcalibur Oxford Diffraction and MoKa(0.7107mm-1)的仪器作为辐射源,在单个X射线分析中获得的。
表4:本发明所获得的4′-表柔红霉素盐酸盐的单个X射线分析数据。
本发明的方法能够生产结晶4′-表柔红霉素盐酸盐,其具有高纯度,在甲醇中提高的溶解度和高的热稳定性。在单个X射线分析中,本发明方法所生产的结晶4′-表柔红霉素盐酸盐优选具有单斜晶晶体结构。在单斜晶体系中,晶体是通过不等长度矢量来描述的,如同斜方晶系中那样。它们形成了直角棱柱,在其底部为平行四边形。因此两对矢量是垂直的,同时第三对产生了非90°的角度。
所以,本发明提供结晶4′-表柔红霉素盐酸盐,其优选的单斜晶相含量是至少10%。根据另外的优选的实施方案,该结晶4′-表柔红霉素盐酸盐的单斜晶相含量是至少20%,至少30%,至少40%,至少50%,至少60%,至少70%,至少80%,至少90%,至少95%或者至少99%。根据特别优选的实施方案,该结晶4′-表柔红霉素盐酸盐仅仅由单斜晶型组成。进一步优选的是本发明的结晶4′-表柔红霉素盐酸盐不与其他分子例如诸如DNA,RNA或者蛋白质形成络合物的一部分。
本发明的结晶4′-表柔红霉素盐酸盐纯度更优,并且表现出特别是在甲醇中提高的溶解度。所以,它可以有益地用于生产蒽环类抗生素的下游方法中。例如,结晶4′-表柔红霉素盐酸盐可以用于生产表柔比星。由4′-表柔红霉素盐酸盐作为起始材料来生产表柔比星的方法是本领域公知的。因为它的高纯度和在甲醇中良好的溶解度,使用结晶4′-表柔红霉素盐酸盐作为起始材料来合成表柔比星比使用无定形4′-表柔红霉素盐酸盐有益。
下面的图提供了本发明所生产的4′-表柔红霉素盐酸盐的补充信息:
图1表示了根据单个X射线数据的4′-表柔红霉素盐酸盐的立体化学。
图2表示了4′-表柔红霉素盐酸盐的热重分析(TGA)。所述数据是使用仪器NETZSCH TG209来获得的(样品质量:12.917g,范围:24.0/10.0(K/min)/250.0,坩埚:Al2O3)。
本发明在下面通过实施例来描述。
实施例1:
将10g的4′-表柔红霉素盐酸盐溶解在氯仿和丁醇混合物(体积比=2:1)中。在60℃下向该混合物中加入10倍体积的1-丙醇和1-丁醇混合物(体积比=3:7)。4′-表柔红霉素盐酸盐在所形成的溶剂体系中的最终浓度是8g/L。
将该混合物在5小时时间内冷却到室温,随后在室温下搅拌12h。
通过过滤将所形成的晶体与溶剂混合物分离,用50ml叔丁基甲醚清洗,并在真空中(<400mbar)干燥。
分析该晶体,并且确定为4′-表柔红霉素盐酸盐。产率是9.2g,纯度是98.2%。该产物在191℃下分解,质量是528D。
实施例2:
将10g的4′-表柔红霉素盐酸盐溶解在氯仿和丁醇的混合物(体积比=2:1)中。在60℃下向该混合物中缓慢加入10倍体积的1-丙醇和1-丁醇的混合物(体积比=3:7)。4′-表柔红霉素盐酸盐在所形成的溶剂体系中的最终浓度是20g/L。
将该混合物在5小时时间内冷却到室温,随后在室温下搅拌12h。
通过过滤将所形成的晶体与溶剂混合物分离,用50ml叔丁基甲醚清洗,和在真空中(<400mbar)干燥。
分析该晶体,并且确定为4′-表柔红霉素盐酸盐。产率是9.2g,纯度是98.2%。该产物在191℃下分解,质量是528D。
实施例3:
将10g的4′-表柔红霉素盐酸盐溶解在二氯甲烷和1-丙醇的混合物(体积比=1:1)中。在60℃下向该混合物中缓慢加入10倍体积的1-丙醇和异丙醇的混合物(体积比=2.5:8)。4′-表柔红霉素盐酸盐在所形成的溶剂体系中的最终浓度是8g。
将该混合物在5小时时间内冷却到室温,随后在室温下搅拌12h。
通过过滤将所形成的晶体与溶剂混合物分离,用50ml叔丁基甲醚清洗,和真空下(<400mbar)干燥。
分析该晶体,并且确定为4′-表柔红霉素盐酸盐。产率是9.1g,纯度是98.0%。该产物在190℃分解,质量是528D。
实施例4:
将10g的4′-表柔红霉素盐酸盐溶解在二氯甲烷和1-丙醇的混合物(体积比=1:1)中。在60℃下向该混合物中缓慢加入10倍体积的1-丙醇和异丙醇的混合物(体积比=2.5:8)。4′-表柔红霉素盐酸盐在所形成的溶剂体系中的最终浓度是20g。
将该混合物在5小时时间内冷却到室温,随后在室温搅拌12h。
通过过滤将所形成的晶体与溶剂混合物分离,用50ml叔丁基甲醚清洗,和真空下(<400mbar)干燥。
分析该晶体,并且确定为4′-表柔红霉素盐酸盐。产率是9.1g,纯度是98.0%。该产物在190℃分解,质量是528D。
对比例1:
根据US4345068的实施例2来生产和提纯4′-表柔红霉素盐酸盐(通过向4′-表柔红霉素盐酸盐的氯仿萃取物中加入甲醇盐酸)。结果,获得了4′-表柔红霉素盐酸盐,并且作为无定形粉末而沉淀。
对比例2:
根据US4345068的实施例5来生产和提纯4′-表柔红霉素盐酸盐(通过向4′-表柔红霉素盐酸盐的氯仿萃取物中加入甲醇盐酸)。结果,获得了4′-表柔红霉素盐酸盐,并且作为无定形粉末而沉淀。
对比例3:
根据Boivin等人(“Substitutions of allylic esters: preparation of 3-aminoglycals and their acid-catalyzed glycosidation.Use in the partial synthesis of glycosides of the anthracycline group”, Carbohydrate Research,1980,79(2),193-204)来生产和提纯4′-表柔红霉素盐酸盐(通过使用乙醇/醚)。结果,获得了4′-表柔红霉素盐酸盐,并且作为无定形粉末而沉淀。