CZ221193A3 - Purification process of crude clavulanic acid - Google Patents

Description

Oblast techniky ~ __

Tento vynález se týká způsobu čistění surové kyseliny klavulanové vzorce I (I) a jejich derivátů.

*·

Dosavadní stav techniky

GB patent č. 1 508 977A mimo jiné uvádí, že se kyselina klavulanové a její soli mohou vyrobit submerzní fermentací řady streptomycinových mikroorganizmů, například Streptomyces clavuligerus, Streptomyces jumonjinensis a Streptomyces katsurahamanus.

Je popsána řada způsobu získávání kyseliny klavulanové z fermentační živné půdy, například ve svrchu uvedeném britském patentu. ?

Tyto způsoby používají různé standardní technické postupy, jako iontoměničovou chromatografii a extrakci rozpouštědlem z vodného roztoku nečisté kyseliny klavulanové.

Velmi často takové způsoby mají za výsledek produkt o obecně nízké čistotě, který obsahuje malá množství toxických kontaminujících látek.

Jak je obecně známo, pro farmaceutické použití se vyžaduje vysoce čistá netoxická kyselina klavulanová nebo její deriváty.

Například jeden způsob výroby vyčištěné kyseliny klavulanové a její draselné soli přes terč.-butylaminovou sůl jako meziprodukt je popsán v evropském patentu č.

026 044B. Při tomto způsobu se zejména nečistá kyselina klavulanová extrahuje do ethylacetátu, ke kterému se postupně přidá stejný objem acetonu jako spolurozpouštědla a poté terč.-butylaminu, co má za výsledek krystalizaci terc.-butylaminové soli kyseliny klavulanové, která se izoluje jako meziprodukt.

Tento způsob vyžaduje použití velkého objemu směsi rozpouštědel a kromě toho v přítomnosti acetonu terc.-butylaminová sůl tvoří solvát s acetonem o proměnném složeni.

Obsah acetonu v solvátu se může měnit od 2 do 8 %.

Důležitou skutečností také je, že terč.-butylamin (jehož teplota varu je 44,4 °C) je mísitelný s vodou ve všech poměrech.

Takový způsob trpí řadu nevýhod odvozených od použití terč.-butylaminu, který je vysoce toxickou látkou (orální hodnota LD /krysa/: 180 mg/kg, viz Dangerous Properties of Industrial Materials”, 5. vyd., N. Irving Sax) a těkavou látkou (teplota varu: 44,4 °C při 101,1 kPa, viz Chemical Rubber Company Handbook of Chemistry and Physics, 53. vyd., Str. C-400 /1972 až 1973/).

Výsledkem použití terč.-butylaminu v průmyslovém měřítku může být nežádoucí ohrožení a potenciální nebezpečí pro obsluhující pracovníky.

Kromě toho, protože terč.-butylamin je rozpustný ve vodě ve všech poměrech (viz Chemical Rubber Company Handbook of Chemistry and Physics, 53. vyd., str. C-400 /1972 až 1973/), je proto obtížné jeho získání z vodného proudu odpadní vody po odstranění rozpouštědla.

To může mít za výsledek nepříznivý ekonomický proces, ale mnohem důležitější je, že výsledkem může být potenciální problém způsobený znečištěním, který je spojen s odváděním terč.-butylaminu v odpadních vodách odcházejících z podniku. Také použití velkých množství smési rozpouštědel, jak je uvedeno v evropském patentu č. 0 026 044, může mít za výsledek další nepříznivé ekonomické procesy, které vznikají v důsledku potřeby dostávat čistá rozpouštědla z těchto směsi.

Proto se hledalo použití jiných aminů.

Již dříve byla popsána řada aminových solí kyseliny klavulanové, například v GB patentu č. 1 508 977A, BE patentu č. 862 211A a GB patentu č. 1 543 563A.

Z literárních údajů je zřejmé, že aminové soli kyseliny klavulanové vznikají se sekundárními nebo terciárními aminy nebo s aminy primárními, které mají řetězec obsahující sekundární nebo terciární alkylové skupiny.

Mnohé takové aminy jsou bud' nevhodné pro výrobu soli kyseliny klavulanové nebo dávají vzniknout aminovým solím kyseliny klavulanové, které jsou bud' hygroskopické nebo toxické nebo mají obě tyto vlastnosti, a proto jsou nevhodné k použití jako meziprodukty pro výrobu farmaceuticky přijatelné sloučeniny.

Nyní byly provedeny experimentální testy k nalezení aminů, které by byly vhodné pro výrobu aminové soli kyseliny klavulanové a které by se daly izolovat jako meziprodukt pro případnou výrobu netoxické kyseliny klavulanové a jejich farmaceuticky přijatelných solí, například soli draselné.

Bylo zjištěno, ze takřka všechny soli odvozené od širokého rozsahu primárních, sekundárních a terciárních aminů jsou nevhodné k tomuto účelu.

Zvláště se zkoumal velký počet primárních a sekundárních aminů, které mají strukturu podobnou nebo velmi blízkou struktuře aminů zmíněných ve výše uvedených citacích, avšak s nepřijatelnými výsledky.

Podstata vynálezu

Nyní bylo s překvapením nalezeno, že terciární oktylamin (2,4,4-trimethyl-2-pentanamin neboli TOA) je vhodný pro výrobu vysoce čisté krystalické soli kyseliny klavulanové, která se může snadno izolovat jako stabilní meziprodukt. Tato sůl - meziprodukt se může potom použít pro výrobu vysoce čisté netoxické kyseliny klavulanové a jejich farmaceuticky přijatelných solí.

Tento vynález se proto týká způsobu výroby v podstatě čisté kyseliny klavulanové a jejich farmaceuticky přijatelných solí a spočívá v tom, že se vodný roztok nečistého klavulai^lu okyselí za teploty od 0 do 10 °C a kyselina klavulanové se extrahuje organickým rozpouštědlem nemísitelným s vodou, zvláště ethylacetátem, aby se dostal roztok kyseliny klavulanové v organickém rozpouštědle, který se potom vysuší a odbarví za použití obvyklého technického postupu, k vysušenému a odbarvenému roztoku kyseliny klavulanové v organickém rozpouštědle se přidává terč.-oktylamin nebo roztok tohoto rozpouštědla za teploty od 0 do 10 °C tak, že se vyvolá vznik v podstatě čisté krystalické terč.-oktylaminové soli kyseliny klavulanové, která se zachytí obvyklým technickým postupem, takto vyrobený meziprodukt, terč.-oktylaminová sůl kyseliny klavulanové se rozpustí v organickém rozpouštědle, zvláště isopropanolu, obsahujícím vodu v množství od 0 do 5 % a k roztoku se přidá alkoholický roztok vhodné nosné látky iontu tak, že se dostane požadovaná farmaceuticky přijatelná sůl kyseliny klavulanové a ta se poté izoluje obvyklých technickým postupem.

Extrakce nečisté kyseliny klavulanové se provádí za teplot nižších než 10 °C, výhodně nižších než 5 °C, organickými rozpouštědly neutišitelnými s vodou, zvláště estery a ketony a obzvláště výhodně ethylacetátem.

Sušeni se dosahuje vhodným desikantem, zejména síranem horečnatým.

Odbarvení se provádí obvyklými odbarvovacími činidly, výhodně aktivním uhlím. Následující přidání terč.-oktylaminu nebo jeho roztoku k vysušenému odbarvenému roztoku kyseliny klavulanové v organickém rozpouštědle se provádí za teplot nižších než 10 ^eC, výhodně nižších než 5 °C.

terč.-Oktylaminová sůl kyseliny klavulanové se potom rozpustí v organickém rozpouštědle, zvláště v alkoholu a obzvláště výhodně v isopropanolu obsahujícím vodu v množství od 0 do 5 %, zcela zvláště výhodně v množství od 0 do 2 %.

K tomuto roztoku se přidá roztok vhodné nosné látky pro kationt, například 2-ethylhexyloxidu draselného (KEH) v isopropanolu tak, že se klavulanát draselný tvoří výměnnou reakci a způsobí se krystalizace a poté se vzniklá sloučenina izoluje obvyklým technickým postupem.

Samozřejmě se má vzít v úvahu, že nosné látky jiného iontu, které vedou k farmaceuticky přijatelným solím kyseliny klavulanové, jsou zahrnuty do rozsahu tohoto vynálezu. Jako nosné látky iontů, spadající do rozsahu tohoto vynálezu, jsou uvažovány všechny sloučeniny, které jsou schopné dodávat potřebné kationty.

Také i když je známo, že isopropanol je vhodným rozpouštědlem k tomuto účelu, odborníkovi v oboru bude zřejmé, že se mohou rovněž použít jiná podobná rozpouštědla nebo směsi rozpouštědel a jsou také zahrnuty do rozsahu tohoto vynálezu.

Při použití terč.-oktylaminu je možné vysrážet terč.-oktylaminovou sůl kyseliny klavulanové přímo z ethylacetátu, bez použití jakéhokoli spolurozpouštědla (zatímco odpovídající použití terč.-butylaminu vedoucí k tvorbě terč.-butylaminové soli kyseliny klavulanové vyžaduje přídavek rovného objemu acetonu - viz evropsklý patent č. 0 002 044B). To má důležitou výhodu, protože se vyžaduje podstatně méně rozpouštědla a způsob získávání je mnohem jednodušší, co zlepšuje ekonomickou stránku způsobu tohoto získávání.

Dále bylo nalezeno, že terč.-oktylaminová sůl kyseliny klavulanové, získaná způsobem popsaným výše, je v podstatě zbavena klavam-2-karboxylátu. Tato nečistota je prakticky nestanovitelná vysoko účinnou kapalinovou chromatografií v případném klavulanátu draselném. Nepřítomnost této sloučeniny je velmi překvapující tím, že je známo, že kyselina klavulanová se obtížně odděluje od kyseliny klavam-2-karbo7 xylové (J. C. S. Chem. Comm. 1979, str. 282, D. Brown, J. R. Evans a R. A. Fletton, Structures of three Novel beta-Lactams Isolated from Streptomyces clavuligerus).

Kromě toho použití terč.-oktylaminu skýtá také výhodu v tom, že je možné vysrážet terč.-oktylaminovou sůl kyseliny klavulanové z velmi zředěných roztoků. Například přidání 2 ekvivalentů terč.-oktylaminu k roztoku 2000 g/ml kyseliny klavulanové v ethylacetátu poskytne krystalickou sraženinu.

Tento znak je velmi důležitý, protože dovoluje přímou rozpouštědlovou extrakci relativně zředěných vodných roztoků nečisté kyseliny klavulanové, jako těch, které se mohou získat ve formě eluátu z kolony s náplní iontoměniče.

V protikladu k terč.-butylaminové soli kyseliny klavulanové bylo zjištěno, že krystalická terč.-oktylaminová sůl kyseliny klavulanové není zřejmě ve formě solvátu (terč.-butylaminová sůl tvoří solvát s acetonem s proměnným složením mezi 2 a 8 %, viz evropský patent č. 0 026 044B). To je velmi důležité, protože terč.-oktylaminová sůl je homogenní látka, která se může stanovit na základě přímého obsahu kyseliny klavulanové (aniž by bylo zapotřebí počítat s proměnným množstvím rozpouštědla).

Kromě toho terč.-oktylamin je velmi omezeně rozpustný ve vodě (zatímco terč.-butylamin je mísitelný s vodou ve všech poměrech), co umožňuje snadnější získávání terč.-oktylaminu z odpadních proudů při způsobu. To je důležité pro ekonomickou stránku procesu a pro vystříhání se před znečišťováním výrobního závodu odpadními vodami.

terč.-Oktylaminová sůl jako taková je již známa a byla popsána v BE patentu č. 862 211A, ale pouze jako vhodná složka farmaceutických prostředků. Kromě toho způsob použitý pro výrobu terč.-oktylaminové soli kyseliny klavulanové není v BE patentu č. 862 211 stejný, jako se popisuje zde.

Výchozí látkou v BE patentu č. 862 211A je již vyčištěný benzylesterový derivát kyseliny klavulanové, zatímco způsob zde popsaný používá vodného roztoku nečistého klavulanátu.

Benzylester se převádí na kyselinu klavulanovou potenciálně riskantní hydrogenační reakcí, které se při zde popsaném způsobu zcela vyhne.

Kromě toho používaným rozpouštědlem je tetrahydrofuran předem sušený destilaci s hydridem vápníku, co je také potenciálně riskantní a nebezpečné. Naproti tomu způsob podle tohoto vynálezu používá ethylacetátu, který je ve vodné formě mnohem bezpečnější pro životní prostředí.

Průmyslová využitelnost

Znaky způsobu zde popsaného poskytuji způsob, který je mnohem vhodnější pro výrobu v průmyslovém měřítku.

Příklady provedeni vynálezu

Příklad 1

Roztok 0,8 g nečistého klavulanátu draselného ve 20 ml 1-molárního roztoku chloridu sodného se prudce ochladí na teplotu 5 °C.

K roztoku se potom přidá 20 ml ethylacetátu předem ochlazeného na teplotu 5 ’C a směs se intenzivně míchá.

K reakční směsi se přikapává objemově 25% kyselina sírová až do dosažení hodnoty pH 2,0.

Etylacetát se oddělí a zbývající vodný roztok se třikrát extrahuje dalšími alikvoty studeného ethylacetátu, vždy o objemu 20 ml.

Ethylacetátové extrakty se spojí. Ke spojeným ethylacetátovým extraktům se přidají 4 g bezvodého síranu horečnatého a směs se míchá za teploty 5 *C po dobu 15 minut.

K reakční směsi se potom přidá 0,8 g aktivního uhlí k odbarveni a směs se míchá po dobu dalších 15 minut. Poté se filtrací odstraní síran hořečnatý a aktivní uhlí pro odbarvení.

Zbývající látka se promyje 5 ml ethylacetátu za teploty 5 ’C a poté se během 30 minut přikape roztok 1 g terč.-oktylaminu v 5 ml ethylacetátu.

Výsledná krystalická suspenze se míchá po dobu 2 hodin za teploty 5 °C. Získaná látka se odfiltruje, promyje malým množstvím ethylacetátu a vysuší za sníženého tlaku. Sloučenina, kterou je bílá krystalická tuhá látka, má hmotnost 1,05 g. Výtěžek odpovídá 82 % teorie.

Příklad 2

500 ml vodného roztoku obsahujícího 12 mg/ml kyseliny klavulanové se ochladí na teplotu 5

K roztoku se potom přidá 1000 ml ethylacetátu předem ochlazeného na teplotu 5 “Ca směs se intenzivně míchá.

K reakční směsi se potom přikapává objemově 25% kyselina sírová až do dosažení hodnoty pH 1,5.

Ethylacetát se oddělí a zbývající vodný roztok se znovuz extrahuje dalším alikvotem studeného ethylacetátu o objemu 1000 ml.

Ethylacetátové extrakty se spojí, přidá se 50 g bezvodého síranu horečnatého a 6 g aktivního uhlí a směs se potom míchá za teploty 5 C po dobu 15 minut.

Síran hořečnatý a aktivní uhlí se odfiltrují.

Zbývající látka se promyje 125 ml ethylacetátu za míchání při teplotě 5 ’C. Během 30 minut se přidá roztok 6 g terč.-oktylaminu ve 30 ml ethylacetátu.

Výsledná krystalická suspenze se míchá za teploty 5 ’C po dobu 2 hodin. Látka se odfiltruje, promyje malým množstvím studeného acetonu a vysuší za sníženého tlaku.

Sloučenina, kterou je bílá tuhá látka, má hmotnost 8,12 g. Zkouškou bylo stanoveno, že obsahuje 58,0 % volné kyseliny. Výtěžek korigovaný na čistotu odpovídá 78,5 % teorie.

Přiklad 3 ml isopropanolu a 4 ml vody se přidají k 8,12 g sloučeniny z příkladu 2, terč.-oktylaminové soli, a směs se poté míchá za teploty místnosti, aby se dosáhlo rozpuštění.

Roztok se filtruje za odsávání přes filtr při proplachování dusíkem, a poté se filtr promyje 20 ml isopropanolu.

Ke spojenému filtrátu a promývací kapalině se přidá 150 ml isopropanolu.

K reakčni směsi se přikape 17,3 ml 2-normálního roztoku (1,4 ekvivalentu) hexyloxidu v isopropanolu za teploty místnosti a výsledná směs se míchá po dobu 2 hodin a poté rychle ochladí na teplotu 0 až 5 °C.

Látka se filtruje za odsávání přes filtr při proplachovánx dusíkem a poté třikrát promyje vždy 20 ml studeného acetonu.

čistota:

zbytkové rozpouštědlo:

hodnota pH:

obsah klavam-2-karboxylátu: výtěžek, korigován na čistotu:

Poté se sloučenina vysuší za sníženého tlaku za teploty místnosti během 8 hodin. Tak se dostane 4,7 g klavulanátu draselného.

Analýza:

82,5 %,

IPA 0,28 %, aceton 0,24 %, obsah vlhkosti 0,75 %,

7,5, menší než 0,005 %,

82,3 % teorie.

Srovnávací příklad 1

300 ml vodného roztoku obsahujícího 10,5 mg/ml kyseliny klavulanové se zpracuje jako v příkladu 2 k získání 1200 ml ethylacetátového extraktu. K extraktu se přidá bezvodý síran hořečnatý a směs se míchá po dobu 10 minut.

Poté se ke směsi přidá 30 g aktivního uhlí k odbarvení a směs se míchá za teploty 5 “C po dobu dalších 10 minut.

Síran hořečnatý a aktivní uhlí k odbarvení se odfiltrují. Filtrační koláč se promyje 100 ml ethylacetátu a proraývací kapaliny se spojí s filtrátem bohatým na připra12 vovanou sloučeninu.

Roztok 2,15 ml n-hexylaminu, rozpuštěného v 10 ml acetonu, se potom pomalu, během 30 minut, přidá k reakční směsi. Směs se míchá za teploty 5 ⁴C po dobu dalších 2 hodin.

n-Hexylaminová sůl kyseliny klavulanové se takto nedostane.

Claims (2)

1. PATENTOVÉ NÁROKY

   1. Způsob výroby v podstatě čisté kyseliny klavulanové, stejně jako jejich farmaceuticky přijatelných _t soli, vyznačující se tím, že se vodný roztok nečistého klavulaiítu okyselí za teploty od 0 do 10 °C * a kyselina klavulanové se extrahuje organickým rozpouštědlem nemísitelným s vodou, zvláště ethylacetátem, aby se dostal roztok kyseliny klavulanové v organickém rozpouštědle, který se potom vysuší a odbarví za použití obvyklého technického postupu, k vysušenému a odbarvenému roztoku kyseliny klavulanové v organickém rozpouštědle se přidává terč.-oktylamin nebo roztok tohoto rozpouštědla za teploty od 0 do 10 C tak, že se vyvolá vznik v podstatě čisté krystalické terč.-oktylaminové soli kyseliny klavulanové, která se zachytí obvyklým technickým postupem, takto vyrobený meziprodukt, terč.-oktylaminové sůl kyseliny klavulanové se rozpustí v organickém rozpouštědle, zvláště isopropanolu, obsahujícím vodu v množství od 0 do 5 % a k roztoku se přidá alkoholický roztok vhodné nosné látky iontu tak, že se dostane požadovaná farmaceuticky přijatelná sůl kyseliny klavulanové a ta se poté izoluje obvyklých technickým i postupem.
2. 2. Způsob podle nároku 1,vyznačující se tím, že se nechá vzniknout terč.-oktylaminová sůl kyseliny klavulanové a ta se použije jako meziprodukt pro výrobu farmaceuticky přijatelného klavulanátu.