CN118556041A

CN118556041A - 用于纯化5-氨基水杨酸的工艺

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Publication number: CN118556041A
Application number: CN202380017042.3A
Authority: CN
Inventors: 洛伦佐·德费拉; 法布里奇奥·科基; 莫罗·阿尼巴尔迪
Original assignee: Chemi SpA
Current assignee: Chemi SpA
Priority date: 2022-01-25
Filing date: 2023-01-23
Publication date: 2024-08-27
Also published as: WO2023144678A1

Abstract

本发明的目的是一种用于纯化5‑ASA的工艺。该工艺允许获得具有较低含量的杂质和增大的产率的产物。

Description

用于纯化5-氨基水杨酸的工艺

本发明的目的是一种用于纯化5-ASA的工艺。该工艺允许获得具有较低含量的杂质和增大的产率的产物。

现有技术

5-氨基水杨酸以首字母缩略词5-ASA或以名称美沙拉嗪(mesalamine)或美沙拉嗪(mesalazine)被知晓。5-氨基水杨酸被大量生产用作用于胃肠道的抗炎药物。

已经提出了用于制备5-ASA的各种方法，其中最常用的方法是基于水杨酸硝化和随后硝基基团还原成氨基基团，或基于水杨酸与芳香族重氮盐(通过用亚硝酸钠使相应的芳香胺亚硝化获得)的反应以得到重氮衍生物，然后将重氮衍生物还原以获得5-ASA(方案1)。

方案1

这些方法的合成替代方案包括通过还原成相应的羟胺及其Bamberger型重排将3-硝基苯甲酸转化为5-ASA。

也可以遵循更少提及的合成5-ASA的程序，其中使用Marasse方法进行对氨基苯酚的Kolbe羧基化(方案2)。

方案2

该合成路线尽管涉及在高压和高温条件下使用用于进行固相反应的反应器，但具有以高原子效率和在单个合成步骤中进行美沙拉嗪的合成的毋庸置疑的优点。此外，在该工艺中不使用具有形成亚硝胺风险的亚硝化剂诸如亚硝酸钠。已知亚硝胺是高度遗传毒性物质，卫生组织已经确定了药品中必须满足的极低限值。鉴于这些优点，基于对氨基苯酚羧基化的5-ASA的生产对于这种主要用途药物的生产起着至关重要的作用。

尽管在羧基化反应中实现了几乎完全的转化，但该工艺仍会形成一些不期望的杂质。其中，鉴定出了式1的3-羧基-5-ASA：

式1

已经确定该二羧基化产物在5-ASA中的存在应该是以按重量计不高于0.05％的量。该限值不是由毒理学性质的具体原因决定的，而是由保持非常高的5-ASA纯度特征的需求决定的。

然而，在没有有效的纯化工艺的情况下，不能满足0.05％的该限值，因为即使在最佳确定的条件下，在羧基化反应结束时3-羧基-5-ASA的存在总是高于按重量计0.10％，并且是由于该杂质在5-ASA结晶期间与其共沉淀的趋势。

迄今为止，适用于除去该二羧基化杂质的纯化方法涉及使用水作为溶剂直接从最终的羧基化混合物中分离5-ASA(方案3)。在高浓度钾离子存在下，5-ASA以钾盐的形式从水中沉淀，而3-羧基-5-ASA的钾盐主要存在于水相中。

方案3

该程序允许实现期望的5-ASA纯化，但由于约15％的5-ASA保留在溶液中且未被回收，因此存在不令人满意的回收率。

因此，仍然非常需要一种改进的5-ASA生产工艺，其实现增大的纯化产率，同时保留基于Kolbe羧基化的方法的特征优点，具有高原子效率且没有亚硝胺形成的风险。

定义

除非另有定义，否则本文使用的所有技术领域术语、符号和其他科学术语意图具有本公开内容所属领域的技术人员通常理解的含义。在一些情况下，为了清楚和/或方便引用，本文定义了具有通常理解的含义的术语；因此，本公开内容中包含的此类定义不应被解释为代表与本领域中通常理解的实质差异。

文中使用的术语“大约(approximately)”和“约(about)”指的是在进行实验测量中固有的实验误差的范围。

术语“包含(comprising)”、“具有(having)”、“包括(including)”和“含有(containing)”意图是开放式术语(即，意味着“包括但不限于”)，并且应被视为还对诸如“基本上由...组成(consist essentially of)”、“基本上由...组成(consistingessentially of)”、“由...组成(consist of)”或“由...组成(consisting of)”的术语的支持。

术语“基本上由...组成(consist essentially of)”、“基本上由...组成(consisting essentially of)”意图是半封闭式术语，意味着不包含影响本发明的新特征的其他成分(任选的赋形剂因此可以被包含)。

术语“由...组成(consists of)”、“由...组成(consisting of)”意图是封闭式术语。

发明描述

本发明涉及一种用于纯化5-ASA的工艺。

5-ASA在水中的溶解度显示出强的pH依赖性，这是由于其结构中存在可电离的官能团。

由于伯氨基基团的存在，5-ASA显示出在pH小于2的水中的良好溶解度。另一方面，羧基基团的去质子化有利于5-ASA在pH大于6时的溶解度。

在接近等电pH(文献中报道的该值等于3.7)的区域内，5-ASA在水中的溶解度最小。

在合成结束时用于5-ASA分离的常用的沉淀方法包括在酸性环境中溶解且随后通过添加碱进行沉淀(CN111548283和Journal of Crystal Growth 181(1997)403-409)。另一方面，当通过从pH大于或等于6的5-ASA水溶液开始添加酸进行沉淀时，不同操作条件对沉淀的影响是未知的。

本发明人现已惊奇地发现，通过经由从具有6和9之间的pH的5-ASA水溶液开始添加酸使其沉淀，可以获得更好的5-ASA纯化。与通常采用的包括通过添加碱从酸性pH的5-ASA的水溶液中沉淀5-ASA的沉淀工艺得到的5-ASA相比，利用根据本发明的沉淀方法实现了更好的纯化。

这是出乎意料和令人惊奇的结果，因为无论使用何种添加方法，最终混合物都达到接近产物的等电pH的相同pH范围。因此，5-ASA和从羧基化反应衍生的杂质(首先是3-羧基-5-ASA)的相对溶解度应该是相同的，并且因此也预期相同的纯化效果。

为了本发明的目的，使用在利用Marasse变体与对氨基苯酚的Kolbe-Schmitt羧基化反应结束时获得的固体混合物作为起始材料，独立地测试了不同的5-ASA沉淀方法，其中最终羧基化混合物中的主要组分是碳酸钾。5-ASA(作为未成盐物质测量)以约20％的百分比含量存在，并且作为合成的起始原料的对氨基苯酚以小于0.1％存在于混合物中。其余部分由无机盐，主要是碳酸钾表示。

该组成清楚地证实了由于所使用的羧基化条件而可实现的高转化率。

3-羧基-5-ASA是由对氨基苯酚的双羧基化产生的物质，相对于5-ASA以0.10％-0.15％的水平存在。因此，其高于对于该杂质设定的0.05％的可接受限值。

因此，本发明的一个目的为一种用于纯化5-ASA的工艺，包括以下步骤：

i)制备5-ASA的水溶液或悬浮液，任选地添加至少另一种溶剂；

ii)添加碱直至达到6和9之间的pH；

iii)向从步骤ii)获得的溶液中添加酸直至达到3.2和5.2之间、优选地4.3和4.6之间的pH，随后沉淀5-ASA；

iv)分离步骤iii)中沉淀的5-ASA。

可任选地添加到初始水溶液中的其他溶剂选自极性溶剂，优选地选自C₁-C₄醇(甲醇、乙醇或异丙醇)、丙酮、二甲基甲酰胺和四氢呋喃或其混合物。

一旦实现5-ASA的溶解(步骤i)，添加碱(步骤ii)，优选地选自工业实践中使用的那些碱。这些碱包括氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠、碳酸钾、氨气，更优选地，氢氧化钠水溶液。

通过pH计监测操作，并且当溶解完成时应停止添加碱；溶液的pH将在pH＝6和pH＝9之间。

在该步骤中，温度应优选地在50℃和80℃之间、更优选地在60℃和75℃之间。

向该溶液中添加酸性试剂用于5-ASA沉淀(步骤iii)。

为了本发明的目的，使用选自工业实践中使用的酸。这些酸包括盐酸、硫酸、磷酸、乙酸，优选地，盐酸水溶液。

应通过pH计监测5-ASA的沉淀，并且当混合物的pH在pH＝3.2和pH＝5.2之间时，优选地当pH在pH＝4.3和pH＝4.6之间时，应停止添加酸。

将沉淀的产物从液相中分离(步骤iv)，优选地通过合适的过滤系统或通过离心机，将沉淀的产物从液相中分离。

干燥后，以良好的产率获得5-ASA，并且3-羧基-5-ASA杂质的残余百分比含量为按重量计小于或等于0.05％，通常是按重量计小于或等于0.04％。

优选地，产物被表征为具有小于1ng/g的亚硝胺含量。

在本发明的优选的实施方案中，根据方案2在二氧化碳存在下从对氨基苯酚与碳酸钾的羧基化反应获得5-ASA：

在优选的实施方案中，一旦实现5-ASA溶解(步骤i)，添加酸试剂直至达到0.5和1.5之间、优选地等于约1的pH(步骤a)。在该步骤中，温度应优选地在25℃和70℃之间、更优选地在35℃和50℃之间。

在酸添加期间，观察到二氧化碳大量生成(development)，并且必须以足够的渐进性进行，以避免由过快的气体生成引起的问题。在该步骤中，产物沉淀；然后继续添加酸直至完全再溶解。

为了本发明的目的，使用选自工业实践中使用的酸。其中，优选盐酸、硫酸、磷酸和乙酸，更优选地，盐酸水溶液。

任选地，在再溶解结束时的酸溶液可以用脱色木炭处理以改进颜色水平。

然后，向溶液中添加用于5-ASA沉淀的碱性试剂(步骤b)。

为了本发明的目的，使用选自工业实践中使用的碱。其中，优选氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠、碳酸钾和氨气，更优选地，氢氧化钠水溶液。

必须通过pH计监测5-ASA的沉淀，当混合物的pH在pH＝3.0和pH＝4.0之间、优选地在3.5和3.7之间时、更优选地当达到约3.5的pH时，应停止向酸中添加碱。

任选地，将沉淀的产物从液相中分离(步骤c)，优选地通过合适的过滤系统或离心机，将沉淀的产物从液相中分离。任选地干燥固体。

任选地，在进行步骤ii)之前制备从步骤c)沉淀的5-ASA的水溶液或悬浮液，任选地添加至少一种其他溶剂。

可选择地，在用碱进行沉淀步骤(步骤b)之后不进行产物分离(步骤c)，并且继续添加碱性试剂直至5-ASA再溶解(步骤ii)。

此外，在该替代实施方案中，通过pH计监测操作，并且当溶解完成时应停止添加碱，溶液的pH将在pH＝6和pH＝9之间。

此外，在该实施方案中，然后向溶液中添加酸试剂用于沉淀5-ASA(步骤iii)，直至达到在pH＝3.2和pH＝5.2之间的pH；优选地当pH在pH＝4.3和pH＝4.6之间时。

该优选的实施方案展示了本发明的通用性(versatility)，由于羧基化反应中使用的碳酸钾盐的存在且不存在中间体分离，允许从具有高离子强度的环境中还通过产物的沉淀获得良好的纯化水平。

为了比较的目的，进行了类似于根据本发明的一系列操作，不使用酸性试剂进行沉淀，而是使用碱性试剂进行第二次沉淀并将最终pH调节在pH＝4.3和pH＝4.6之间的范围内。

下表显示了与实施例中描述的各种制品有关的数据。

表1

NA＝不可获得

表1清楚地显示了如根据本发明的实施例3和实施例6中描述的通过用酸沉淀进行的纯化的高效率。残留在沉淀母液中的5-ASA的量低，因此该方法的另一个优点是获得良好的分离产率，通常接近96％，因此远高于基于5-ASA作为钾盐的分离的纯化程序得到的85％。

令人惊讶地，通过应用本发明的方法目的发现的纯化效果不能仅仅归因于进行5-ASA分离的pH的选择。

实施例6的结果与比较实施例1的结果的比较表明：

实施例6描述了根据本发明进行的纯化，其中通过向碱性溶液中添加酸来沉淀产物，获得等于0.04％的最终3-羧基-5-ASA杂质的值。

在比较实施例1中，从相同的5-ASA制品开始进行，继续沉淀直至通过向酸溶液中添加碱获得相同的pH水平(且反之亦然)：3-羧基-5-ASA杂质的最终水平为按重量计0.10％并且高于按重量计0.05％的限值。

从本发明的完成中获得的另一个优点是在获得的5-ASA中不含亚硝胺。如已知的，亚硝胺是高度遗传毒性的杂质，且诸如EMA和FDA的监管机构已经对这类化合物设定了非常严格的限制，规定由于它们的存在，必须对亚硝胺类整体进行风险分析。因此，具有一种允许独立于与其结合的特异性分子测量亚硝胺基基团-NNO水平的方法是特别有用的。例如在Beretta等人的文章Journal of Pharmaceutical and Biomedical Analysis 49(2009)1179-1184中描述的基于发光的方法似乎完全适合于这种需要，该文章通过引用并入本文。

通过该分析方法，测量5-ASA(美国市售的人类用药的片剂)样品和根据本发明的实施例6获得的5-ASA中的亚硝胺基基团的量。

获得的结果在表2中示出。

表2

样品	-NNO基团(ng/g)
		来自美国市场的5-ASA片剂	2.0
来自实施例6的5-ASA	低于检测限值

注释：检测限值＝1ng/g

这些数据证实在根据本发明的工艺获得的产物中不存在亚硝胺。

相反，在来自美国市场的5-ASA片剂中鉴定出了亚硝胺基基团的存在。可以评估与最近在这一主题上出台的法规相比，所发现的水平如何。

片剂重1.44g，且具有1.2g的5-ASA含量。

因此，计算NNO基团的总量与活性成分之间的比率，结果是每克5-ASA中含有2.4ng的-NNO基团。

对于含有亚硝胺基基团但其结构未被限定的化合物，可以通过将其毒性等同于已发现最高遗传毒性水平的亚硝胺的毒性来评估与该化合物的存在相关的风险。这是可以用来最好地保护患者的方法。

N,N-二乙基-亚硝胺(NDEA)的分子量为102道尔顿，其是确定的具有最高遗传毒性水平的物质。

比较-NNO基团(其分子量为44道尔顿)与NDEA的量，在分析的片剂中包含的5-ASA中的-NNO基团的量将对应于5.57ng/g NDEA。

指南中确立的NDEA的每日最大摄入量限值为26.5ng；考虑到5-ASA的剂量(其提供了4.8g的5-ASA的最大每日摄入量)，计算5-ASA中NDEA的最大限值等于5.52ng/g。

因此，表2中的数据表明存在基于5-ASA的市售成品，其中检测到的含有亚硝胺基基团的物质的量非常接近为该类别中最具遗传毒性的物质建立的限值。因此，5-ASA中亚硝胺的存在代表了本发明的实施方式所出乎意料地允许解决的实际问题。

实施例

以下实施例仅意图作为本发明的具体实施方案，而不应被解释为限制其解释和应用领域。

实施例1.用于制备5-ASA的对氨基苯酚的羧基化反应

将1025kg碳酸钾和225kg对氨基苯酚装入专用于固相反应的特定反应器中，该反应器配备有机械搅拌器并构造成承受高压和高温操作条件。用二氧化碳将系统加压至30巴，使温度达到180℃，并将混合物在搅拌下保持持续4小时。冷却固体混合物，使反应器减压，并排出所获得的固体且通过HPLC进行分析。该固体中5-ASA滴度为20.1％，而发现该制品中3-羧基-5-ASA杂质的含量为相对于5-ASA的按重量计0.10％。

使用Restek Pinnacle IIC8 150×4.6mm 5μm柱进行HPLC分析。为了制备流动相，将1.39g KH₂PO₄和2.24g辛磺酸钠溶解于1000mL水中。然后，分别以1000:90:35(按体积计)的比例制备该溶液与甲醇和乙腈的混合物。使用用于检测的UV检测器在220nm以1mL/分钟的等度模式(isocratic mode)进行分析。

实施例2.根据现有技术用碱进行沉淀

向120g通过实施例1中的羧基化反应获得的固体混合物中添加180mL水；向悬浮液中添加～3.5M盐酸直至达到pH＝1，从而获得完全溶解。这种添加应逐渐进行，以限制大量泡沫的形成。在添加期间，温度逐渐升高直至达到约45℃。在80℃用脱色木炭处理溶液。使溶液达到65℃-70℃，并添加30％氢氧化钠水溶液直至达到pH＝3.5，从而获得大量沉淀。

将混合物逐渐冷却至25℃，并且然后将悬浮液在搅拌下保持持续15分钟。

将悬浮液在Büchner上过滤，并且在～50℃在真空下干燥后获得25.3g的5-ASA。

HPLC分析显示该产物的滴度为92.8％，而3-羧基-5-ASA杂质的含量为0.09％。

还通过HPLC分析沉淀母液，发现5-ASA的浓度等于2.4g/L。

实施例3.根据本发明用酸进行沉淀

向24g的实施例2中获得的产物中添加120mL水。

然后添加0.7M氢氧化钠溶液直至达到pH～7.4。将其加热至70℃，并向溶液中添加5M盐酸。通过维持温度和搅拌，继续添加酸直至混合物的pH达到pH＝4.5的值。在该步骤期间观察到沉淀。停止添加酸并在维持搅拌的同时使温度达到20℃-25℃。

将其在Büchner上过滤，在～50℃在真空下干燥后获得22.3g的5-ASA。

HPLC分析显示该产物的滴度为97.8％，并且3-羧基-5-ASA杂质的含量为0.02％。

还通过HPLC分析沉淀母液，发现5-ASA的浓度等于2.5g/L。

实施例4.用于制备5-ASA的对氨基苯酚的羧基化反应

对氨基苯酚的羧基化反应在对于实施例1报道的相同条件下进行。所获得的产物中的5-ASA测定值为23.1％，而发现该制品中的3-羧基-5-ASA杂质的含量为相对于5-ASA的按重量计0.12％。

实施例5.根据现有技术用碱进行沉淀

5-ASA的沉淀在对于实施例2报道的相同条件下进行，在该实施例中使用从实施例4获得的羧基化混合物。

HPLC分析显示该产物的滴度为97.2％，而3-羧基-5-ASA杂质的含量为0.12％。

还通过HPLC分析沉淀母液，发现5-ASA的浓度等于1.5g/L。

实施例6.根据本发明用酸进行沉淀

5-ASA沉淀在对于实施例3报道的相同条件下进行，在该实施例中使用从实施例5获得的产物。

HPLC分析显示该产物的3-羧基-5-ASA杂质的含量为0.04％。

还通过HPLC分析沉淀母液，发现5-ASA的浓度等于2.1g/L。

比较实施例1.根据现有技术用碱进行沉淀

在该实施例中，为了比较目的，按照不包含本发明的教导但仍然提供相同pH范围内的5-ASA分离的程序，将实施例5中描述的沉淀中使用的相同产物再沉淀。

向20g从实施例5获得的5-ASA中添加200mL水；将悬浮液加热至60℃，并且添加～10M盐酸，获得完全溶解。在80℃用脱色木炭处理溶液。使溶液达到约65℃，并且添加5M氢氧化钠直至达到pH＝4.4，获得大量沉淀。

维持温度和搅拌持续1小时。

将其在Büchner上过滤，在～50℃在真空下干燥后获得18.9g的5-ASA。

HPLC分析显示该产物的3-羧基-5-ASA杂质的含量为0.10％。

还通过HPLC分析沉淀母液，发现5-ASA的浓度等于1.8g/L。

Claims

1.一种用于纯化5-氨基水杨酸(5-ASA)的工艺，包括以下步骤：

i)制备5-ASA的水溶液或悬浮液，任选地添加至少另一种溶剂；

ii)添加碱直至达到6和9之间的pH；

iii)向由步骤ii)获得的溶液中添加酸直至达到3.2和5.2之间、优选地4.3和4.6之间的pH，随后沉淀5-ASA；

iv)分离步骤iii)中沉淀的5-ASA。

2.根据权利要求1所述的工艺，其特征在于，所述至少另一种溶剂是极性溶剂，优选地选自C₁-C₄醇、丙酮、二甲基甲酰胺、四氢呋喃或其混合物。

3.根据权利要求2所述的工艺，其特征在于，所述C₁-C₄醇是甲醇、乙醇或异丙醇。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的工艺，其特征在于，5-ASA通过在二氧化碳存在下对氨基苯酚与碳酸钾的羧基化获得。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的工艺，其特征在于，所述步骤ii)和步骤iii)在50℃和80℃之间、优选地60℃和75℃之间的温度进行。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的工艺，其特征在于，从步骤iv)获得的5-ASA具有按重量计小于或等于0.05％、优选地按重量计小于或等于0.04％的3-羧基-5-ASA的含量。

7.根据权利要求1至5中任一项所述的工艺，其特征在于，从步骤iv)获得的5-ASA中的亚硝胺含量小于1ng/g。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的工艺，其特征在于，以下步骤在步骤ii)的上游进行：

a)向从步骤i)获得的溶液或悬浮液中添加酸，直至达到0.5和1.5之间、优选地等于约1的pH；

b)向从步骤a)获得的溶液中添加碱，直至达到3.0和4.0之间、优选地3.5和3.7之间、更优选地等于约3.5的pH，随后沉淀5-ASA；

c)任选地，分离步骤b)中沉淀的5-ASA并制备所述沉淀的5-ASA的水溶液或悬浮液，任选地添加至少另一种溶剂。

9.根据权利要求8所述的工艺，其特征在于，所述步骤a)在25℃和70℃之间、优选地35℃和50℃之间的温度进行。

10.根据权利要求8或9所述的工艺，其特征在于，所述步骤b)在50℃和80℃之间、优选地60℃和75℃之间的温度进行。

11.根据权利要求1至10中任一项所述的工艺，其特征在于，所述酸选自盐酸、硫酸、磷酸、乙酸或其混合物。

12.根据权利要求1至11中任一项所述的工艺，其特征在于，所述碱选自氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠、碳酸钾、氨气或其混合物。