DD160593A3 - Verfahren zur reindarstellung von digoxin aus digitalis lanata-extrakten - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft das Gebiet der herzwirksamen Arzneimittel. Das Ziel der Erfindung ist es, mit wenigen, technisch-technologisch einfachen Schritten oekonomisch in hoher Ausbeute aus dem Rohstoff Digitalis lanata-Pflanze reines Digoxin in Arzneibuchqualitaet zu erhalten. Es bestand die Aufgabe, das Verfahren weitgehend kontinuierlich zu gestalten. Dies wurde dadurch geloest, dass die nach der Extraktion der Droge ueber eine Zwischenreinigung mit Miramid anfallenden Chloroform-Extrakte, nach Zusatz geeigneter polarer Loesungsmittel, mit waessriger Natronlauge behandelt und die so von grossen Mengen an Ballaststoffen gereinigten und anschliessend konzentrierten Extrakte einer kontinuierlichen Gegenstromverteilung in einem festgelegten Loesungsmittelsystem unterworfen werden.Die polare Phase wird eingeengt und das anfallende reine Digoxin aus einem bestimmten Loesungsmittel umkristallisiert. Die Erfindung ist spezifisch anwendbar auf die Entfernung polarer, saurer Begleitstoffe bei Herzglycosiden, insbesondere bei Digitoxin und Digoxin und deren Reindarstellung.

Description

Verfahren zur Reindarstellung von Digoxin aus Digitalis lanata-Extrakten

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Reindarstellung von Digoxin für therapeutische Zwecke aus Extrakten von Digitalis lanata mit hoher Ausbeute und vereinfachter Verfahrensweise«

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Ss ist bekannt, dai3 bei der Extraktion von Digitalis lanata-Droge zur Gewinnung der herzaktiven Steroidglycoside wie Lanatosid A und C oder Digitoxin und Digoxin, mit verschiedenen Lösungsmitteln wie Wasser, Alkoholen, Aceton, Essigester und deren Geinischen in unterschiedlich starkem Maße neben den gewünschten Verbindungen ein erheblicher Anteil von Ballaststoffen wie Chlorophyll, Pflanzensäuren, phenolischen Verbindungen, verschiedene Steroidglycoside und Sapogenine, ait extrahiert werden und die weitere Aufarbeitung zu den gewünschten Produkten, wie z- B, Digoxin, erheblich stören*

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Zur Entfernung dieser Begleitstoffe sind Extraktiona-, Verteilungs-, Adsorptions- und Kristallisationsverfahren besehrieben worden, von denen stets mehrere miteinander kombiniert werden müssen, um die notwendige Reinigung der gewünschten Verbindungen, wie Digoxin und Digitoxin, zu erreichen*

Zur Entfernung von Begleitstoffen durch Bildung unlöslicher Salze und gleichzeitiger adsorptiver Bindung wird oft die Behandlung mit Bleihydroxyd (DT-AS 1 143 301; CH-PS 176 829), Eisenhydroxid (DR? 707 593) oder Bleiazetat (z. B. Acta Pol. Pharm. XXI 257-63 (1964) vorgeschlagen. Dabei treten njedoch erhebliche Verluste durch gleichseitige adsorptive Bindung der Wirkstoffe, abgesehen von der schwierigeren technischen Handhabung voluminöser Niederschläge, auf*

Weiterhin ist aus HU-PS 156 753 bekannt, daß man die Extraktion von Digitalis lanata-Droge mit organischen Lösungsmitteln, vorzugsweise Äthylazetat, in annnoniakalisehern Medium mit einem pH-Wert von 8-12, vorzugsweise 8-9, unter gleichzeitigem Zusatz von Reduktionsmitteln durchführt und damit die Menge der Ballaststoffe in den weiteren Aufarbeitungsstufen vermindert.

lach DI-PS 41 820 wird ein erheblicher Reinigungseffekt der·. Essigester-Extrakte von Digitalis ianata-Droge durch Auftrocknen auf Polyamidpulver und selektive Extraktion der Glycoside mit wäßrigen Alkoholen oder Aceton erreicht, jedoch ein noch beträchtlicher Teil, insbesondere phenolischer Begleitstoffe, nicht entfernt*

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Die weitere Aufarbeitung der nach einem dieser Verfahren vorgereinigten Glyeosid-Extrakte erfolgt durch, mehrfache Uiakris.tallisation und endlieh durch 'Trennung des mehr oder weniger reinen kristallisierten Glycosidgemisehes durch SäulenChromatographie (Austral. Journ. Pharmacy 36, . 1137 (1955) und/oder fraktionierte Kristallisation (HU-PS 151 897 und 162 304) oder Gegenstromverteilung (DL-PS 42 345) und die Sinze!komponenten. Die nach diesen Verfahren erhaltenen Rohglycoside, wie Digitosin und Digosin, müssen dann, oft mehrfach, zur Erreichung der erforderlichen Arzneibuchqualität umkristallisiert werden.

So wird nach DT-AS 1 183 627 eine Verteilung der konzentrierten Rohextrakte der Glycoside zwischen Wasser/Butanoi/ Benzol und nach anschließender Überführung in eine wäßrigmethanolisehe Lösung eine Behandlung mit Schwermetallsalzen vorgeschlagen* Uaeh Kristallisation der mit Chloroform aus den wäßrig-methanolischen Lösungen erhaltenen Rohglycoside wird eine Trennung und Reinigung an Aluminiuiaosidsäulen vorgenommen und anschließend durch Kristallisation die reinen Glycoside Digitosin und Digoxin gewonnen«

Diese Verfahrensweisen haben den entscheidenden Nachteil, daß die zahlreichen Operationen, insbesondere die Kristallisation des Rohgiycosidgemisches, zu hohen Verlusten in den verbleibenden Mutterlaugen führt, die einer gesonderten Aufarbeitung zugeführt werden müssen, daß große Lösungsaitteloiengen benötigt werden und eine kontinuierliche Verfahrensweise nur schwierig oder nicht möglich ist,

Siel der Erfindung

Ziel der Erfindung war es, die Zahl der verlustreichen Zwischenstufen der Reinigung der Glycoaidkonzentrate, bestehend aus Ballaststoffen verschiedener Art und. den wichtigen herzwirksamen Steroidglycosiden Digitoxin und Digoxin, bis zur Gewinnung der reinen Heraglycoside, insbesondere

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von Digoxin, zn verringern, zu vereinfachen und unter möglichst geringen Yerlusten Digoxin nach Arzneibuchqualität zu erhalten·

Darlegung des Wesens der Erfindung

Ausgehend von:dem nach der DL-PS 41 820 hergestellten Zwischenprodukt, welches durch Extraktion der fermentierten Digitalis lanata-Droge mit wäßrigem Essigester und Auftrocknen des eingeengten Extraktes auf Polyamidpulver hergestellt wird, werden die Glycoside, insbesondere Digitoxin, Gitoxin und Digoxin, durch Extraktion mit wäßrigem Methanol, Äthanol, Isopropanol oder Aceton extrahiert. Dieser Extrakt enthält noch beträchtliche Mengen unerwünschter Begleitstoffe, die die Weiterverarbeitung, insbesondere eine Kristallisation der Glycoside, erheblich stören. Zur Entfernung dieser Stoffe wird das Glycosidgemisch .aus den wäßrig-alkoholischen Lösungen mittels Chloroform durch Ausrühren oder Gegenstromextraktion in die Chloroformphase überführt, wobei der überwiegende Anteil der Begleitstoffe mit extrahiert wird«

Die sich anschließende Stufe der Kristallisation der Glycoside aus dein Destillationsrückstand ist langwierig und sehr verlustreich» Diese Stufe der Kristallisation ggf. kombiniert mit einer chromatographischen Reinigung, läßt sich erfindungsgemäß umgehen, wenn die Chloroformlösung vor dem Einengen lait einer verdünnten Alkalilösung mit einem Gehalt an Alkalihydroxid von 0,5 bis 5 %, d. h« einem pH-Wert über 10 behandelt wird« Dabei werden große Anteile phenolischer und anderer saurer Ballaststoffe als wasserlösliche Alkalisalze in die wäßrige Phase überführt. Dabei treten, insbesondere bei Anwesenheit von Methanol in der Chlorοformphase, durch Übertritt des Methanols in die wäßrige Phase und damit verbunden eine Verteilung des Digoxins zwischen der Chloroform- und

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der wäßrig-methanolischen Phase und der starken Alkalität der wäßrigen Phase hohe-iiVerluste auf* (R«C_# Elderfield, J. Qrg. Chein« S^ 273 (1941); Lindig, G. und K* Repke, Arch* exp« Path· Phamu 241« 165 (1961).

Diese Verluste lassen sich überraschenderweise auf weniger als 5 % senken, wenn erfindungsgemäß ein polares Lösungsmittel wie Isopropanol, Aceton, Äthylacetat oder Butylacetat mit einem Anteil von 10 - 50 % Vol,% (vorzugsweise 15-30 Vol.%), bezogen auf den Chloroformextrakt, zugesetzt wird« Dieses Ergebnis war von vornherein nicht zu erwarten, da die genannten Lösungsmittel zum Teil in die wäßrige, alkalische Phase übertreten* Dies führt jedoch zu keiner gleichzeitigen Überführung von Digoxin in die wäßrige Phase, da unter diesen Bedingungen trotz der starken Polarität des Digoxins das Verteilungsgleichgewicht stark auf der Seite der Chloroformphase liegt«

Der Verlust an Digoxin, insbesondere durch die Bildung von Emulsionen, wird dadurch verhindert, daß man der wäßrigen Natronlauge ein leutralsalz, wie natriumsulfat oder Natriumchlorid in einer Konsentration von 1 - 5 % zusetzt. Die Entfernung noch anhaftender Reste wäßriger Natronlauge nach der Alkalibehandlung erfolgt durch zweimaliges Waschen mit je 5 Vol*%, bezogen auf den Chloroformextrakt, einer 1-5 %igen Kochsalzlösung*

Erfindungsgemäß lassen sich die 'mit Alkali behandelten Chloroformextrakte, welche die Glycoside Digitoxin und Digosin enthalten, nach Konzentrierung ohne weitere Reinigungsschritte, wie z. B. Kristallisation, unmittelbar durch Gegenstromverteiiung in die Komponenten Digitoxin und Digoxin trennen«

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Die Abtrennung des Digosins durch Verteilung, insbesondere kontinuierliche Gegenstromverteilung, erfolgt zweckmäßigerweise in einem Lösungsmittelsystem, bestehend aus Chloroform, Benzin, Methanol und Wasser mit einBm Volumenverhältnis der beiden Phasen von 1 : 6-7, vorzugsweise 1 : 6,5· Die Einspeisung an Glycosidlösung kann hierbei relativ hoch gehalten werden, zweekmäßigerweise so, daß eine Konzentration in der Oberphaae (Methanol/Wasser) von 2,0 - 3,1 g Digosin/1, vorzugsweise 2,8 g Digoxin/1, erreicht wird* Hit diesem System können die Glycoside in einer kontinuierlieh arbeitenden Verteilungskolonne eines modifizierten Scheibel-Typs getrennt werden, wobei eine theoretische Stufenzahl von lediglich 5 erforderlich ist*

Aus der wäßrig-methanolischen Oberphase wird durch Einengen auf 0,2 VT bis 0,3 VT, vorzugsweise 0,25 VT, das Digosin kristallin mit einer Ausbeute von 90 - 95 % und einem Gehalt von 80 - 90 % ausgeschieden· Diese Verfahrensweise führt überraschenderweise zu einer fast vollständigen Abtrennung des bezüglich seines physikalischen Verhaltens, vor allem nahezu gleicher Polarität, dem Digorsin sehr ähnlichen Digosigeninbisdigitoxosid. Dieses Hebenglycosid, teilweise bis zu 20 %, bezogen auf Digoxin, in der verteilten Lösung enthalten, kann die Qualität des Digosins nachteilig beeinflussen, und muß oft durch langwierige Reinigungsoperationen entfernt werden*

Das Rohdigoxin wird durch Lösen in einer Mischung von Methylenchlorid/Methanol oder Methylenchlorid/Äthanol im Volumenverhältnis von 5 : 1 bis 1 : 5, vorzugsweise 1:1, und zur Entfernung färbender Verunreinigungen je nach Bedarf . mit 20 - 50 Gewichtsprozent, bezogen auf das eingesetzte Rohdigosin, einer Mischung von Aktivkohle/Aluminiumoxid im Verhältnis 1 : 1 behandelt, die Lösung klar filtriert und bis zur restlosen Entfernung des Methylenchlorids, konzentriert.

Das Digoxin kristallisiert mit einer Reinheit von über 96 % und einer Ausbeute von 85 - 95 % aus. Die Qualität des Digoxins entspricht den Anforderungen der international bedeutenden Arzneibücher.

Die Erfindung wird an nachstehenden Beispielen näher erläutert:

Beispiel 1

2 t Digitalis lanata-Droge mit einem Gehalt an Digoxin von 0,20 % und Digitoxin von 0,08 % werden mit der 6-fachen Menge wäßrigem Essigester nach dein Gegenstromprinzip extrahiert (Extraktionseffekt ca. 95 %) und der eingeengte Extrakt auf 100 kg Polyamidpulver (Miramid YS) aufgetrocknet. Dieses Produkt, ca. 200 kg, wird dreimal mit je 600 1 50%igem Methanol nach DL-PS 41 820 extrahiert.

Die erhaltenen Extrakte, ca. 1.700 1, werden mit insgesamt 300 1 Chloroform dreimal"extrahiert und der resultierende Chloroform-Extrakt mit 60 1 Aceton versetzt.

Die so erhaltene Mischung »vird zweimal mit je 180 1.einer 2%igen wäßrigen Natronlauge, die noch 2 % Kochsalz enthält, 10 min. gerührt, absetzen gelassen und die wäßrige-alkalische Lösung abgetrennt. Durch zweimaliges Waschen mit 2%iger wäßriger Kochsalzlösung wird der Chloroform-Extrakt von überschüssigem liaOH befreit.

Die Chloroformlösung wird anschließend in schwachem Vakuum bei 40 - 50 ⁰C auf ca. 10 1 konzentriert und mit einem Gemisch von Methanol/Chloroform 1 : 1 auf ca. 30 1 gelöst. Diese Lösung wird unmittelbar in die Gegenstromverteilung eingesetzt.

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In einer kontinuierlich arbeitenden modifizierten Scheibelkolonne mit einer theoretischen Stufenzahl von 5 wird in der Mitte der Kolonne die konzentrierte Glycosidlösung mit einer Geschwindigkeit von 100 g Digosin/Stunde zu 36 1 Oberphaae und 5,5 1 Unterphase eingespeist, Als Phasensystem wird Chloroform/Benzin/Methanol/Wasser mit einer Zusammensetzung!-.'] der Oberphase von 53 % Wasser, 42 % Methanol und 5 % Chloroform und der Unterphase von 0,2 % Wasser, 4 % Methanol, 82 % Chloroform und 13,8 % Benzin (Gewichtsprozent) und einem Yolumenverhältnis. der Phasen von 1 : 6,5 (Unterphase : Oberphaae) verwendet·

Die abfließende Oberphase (Methanol/Wasser), insgesamt 1.200 1, werden auf 300 1 bei 50 ⁰C und 50 - 100 Torr konzentriert und das ausgefallene Digosin abgesaugt und getrocknet. Ausbeute: 3·200 g Digoxin (8§SSig)·

Das Digoxin wird in 35 1 einer Mischung von Methylenchiorid/ Methanol 1 : 1 gelöst und mit je 0,5 kg Aluminiumoxid (neutral) und Aktivkohle versetzt, 15 min« gerührt und dann filtriert. Der Aktivkohle/Aluminiumosid-Rückstand wird mit 5 1 des Gemisches Methylenchlorid/Methanol nachgewaschen und die vereinigten Lösungen bei 20 ⁰C und 100 Torr auf 5 - 6 1 eingeengt* Das ausgefallene Digozin wird abgesaugt und mit Methanol gewaschen

Ausbeute nach dem Trocknen: 2,0 kg Digosin

mit einem Gehalt von 98 %

(ca« 50 % d, Th.)

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Beispiel 2

1 t getrocknete Digitalis lanata-Droge mit einem Gehalt you 0,28 % Digoxin und 0,1 % Digitoxin wird entsprechend Beispiel 1 extrahiert. Der Extrakt wird im Vakuum konzentriert und mit 60 kg Polyamidpulver vermischt und in einem Wirbelschichttrockner getrocknet.

Die erhaltenen 100 kg Konzentrat werden dreimal mit je. 250 1 50%igem Methanol extrahiert und die resultierenden ca.- 700 1 viermal mit je 50 1 Chloroform extrahiert. Die resultierenden 200 1 Chloroform-Extrakt, die 15 % Methanol enthalten, werden mit 60 1 Aceton versetzt und diese Lösung mit je 20 1 3%iger wäßriger Natronlauge, die 5 % Kochsalz gelöst enthält, aus gerührt und anschließend die Chlor ο formicating zweimal mit je 20 1 Seiger wäßriger Kochsalzlösung neutral gewaschen. Diese Behandlung kann durch Ausrühren oder über Separatoren durchgeführt werden· Die sauber abgetrennte Chloroformlösung, die neutral sein muß, wird bis zur Zähflüssigkeit eingeengt und anschließend mit 20 1 Methanol/Chloroform 1 : 1 verdünnt. Die erhaltenen 23 1 Lösung enthalten nach analytischer Untersuchung 2.100 g Digoxin.

Diese Lösung: wird in einem Lösungsmittelgemisch .,entsprechend Beispiel 1 mit einer Geschwindigkeit von 1 1 Lösung pro Stunde in eine Scheibelkolonne mit eines Durchsatz von 36 1 Oberphase und 5,5 1 Unterphase pro Stunde eingespeist. Die erhaltenen 2.400 1 Oberphase werden auf 25 7ol«%, d. h. bOO 1, eingeengt und nach 10-stündigem Stehen das ausgefallene Digoxin abgesaugt.

Ausbeute: 2,050 g Digoxin mit einem Gehalt von 85 %« Das Digoxin wird analog Beispiel 1 umkristallisiert. Es werden 1.540 g Digoxin mit einem Gehalt von 96 % (55 % d. Th.) erhalten,

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Beispiel 3 .

10 kg fermentierte, getrocknete Digitalis lanata-Droge mit einem Digoxingehalt von 0,31 %, wird unter Rühren 30 min. mit 30 1 Äthylacetat unter Zusatz von 3 1 Wasser extrahiert· Die vereinigten Extrakte werden bei 40 C im Vakuum bei 100 Torr konzentriert und mit 1 kg Polyamidpulver (Miramid FP) vermengt und bei 50 C getrocknet.

Das erhaltene Konzentrat von ca· 2 kg wird dreimal mit je 5 1 einer Mischung aus gleichen Yolumenteilen Methanol und Wasser extrahiert und die erhaltene lösung vieriaal mit je. 1 1 Chloroform ausgerührt.

Die vereinigten Chioroformlösungen werden mit 1,5 1 Äthylacetat versetzt und zweimal 5 min. mit je 2,5 1 1%iger Natronlauge, der 3 % Kochsalz zugesetzt wurde, gerührt. Nach dem Abtrennen der Natronlauge wird die Chloroformlösung zweimal mit je 200 ml einer 3%igen wäßrigen Kochaalzlösung neutral gewaschen und zur Trockne eingeengt. Der Rückstand wird in 250 ml einer Mischung aus Chloroform/Methanol 1 : 1 aufgenommen und in einer Labor-Scheibelkolonne mit einer theoretischen Stufenzahl von 5 in dem in Beispiel 1 genannten Phasensystem verteilt. Die Einspeisung der Glycosidlösung erfolgt in der Mitte der Kolonne in der Geschwindigkeit, daß die Konzentration an Digoxin in der Oberphase,-2.,8 g/l beträgt.

Die erhaltene Oberphase von insgesamt 25 1 wird bei 50 C und 50 Torr auf 6,2 1 eingeengt und nach dem Abkühlen der Lösung auf 20 ⁰C das ausgeschiedene Rohdigoxin abgesaugt und bei 50 ⁰C getrocknet.

Das Rohdigoxin wird entsprechend Beispiel 1 umkriatailisiert. Es werden 20 g Digoxin mit einem Gehalt von 97 % erhalten. Die Qualität entspricht dem A3 2-DDR und USP ΣΙΖ_Ο Die Ausbeute beträgt 64,5 % d« Th₀

Claims (4)

1. Erfindung3anapruch

   "!♦ Verfahren zur Reindarstellung von Digoxin aua Äthylacetat-Extrakten von Bigitalia lanata-Droge, die durch Auftrocknen auf Polyamid und Extraktion- mit wäßrigem Alkohol vorgereinigt wurden, dadurch gekennzeichnet, daß man die wäßrig-alkoholischen Extrakte mit Chloroform extrahiert, die Chloroform-Extrakte nach Zusatz von polaren Lösungsmitteln wie Aceton, Äthylacetat, Iaopro panol oder Butylazetet mit wäßriger Natronlauge behandelt,· diese Extrakte konzentriert und unmittelbar einer Gegenstromverteilung in einem System, bestehend aus Waaaer/Methanol/Chloroform/Benzin unterwirft, die polare Oberphase konzentriert und daa ausgefallene Digoxin durch einmalige ümkristallisation zu reinem Digoxin aufarbeitet«
2. 2» Verfahren nach Punkt 1, dadurch gekennzeichnet, daß man die in Punkt 1 angeführten polaren Lösungsmittel in einer Menge von 10-50 Yo1%, vorzugsweise 30 Yo1%, bezogen auf die Chloroformlösung, zusetzte
3. 3. Verfahren nach Punkt 1, dadurch gekennzeichnet, daß man

   die wäßrige Natronlauge in einer Konzentration von 0,5'- 5 % vorzugsweise 2 %, zur Reinigung verwendet.
4. 4. Verfahren nach Punkt.1, dadurch gekennzeichnet,.daß.-man als Verteilungssystem für die Gegenstromverteilung ein Lösungsmittelsystem Methanel/Wasser/Chloroform/Benzin folgender Zusammensetzung verwendet:

   Wasser Methanol Chloroform Benzin

   Oberphase 53 42 5 -

   Unterphase 0,2 4 82 13,3 (Angaben in Gewichtsprozent)

   zu'j 3 4 e -^λ%-

   Verfahren nach Punkt 1, dadurch- gekennzeichnet, daß man die Oberphaae der Verteilung (wäßrig-methanolische Phase) auf .20 - 30 %, vorzugsweise 25 %, des Ausgangsvolumens einengt·

   Verfahren nach Punkt 1, dadurch gekennzeichnet, daß man zur Umkristallisation des Digoxins ein.Gemisch, bestehend aus Methylenchlorid/Methanol oder Methylenchlorid/Athanol im Volumenverhältnis 1 : 5 bis 5:1, vorzugsweise 1:1, verwendet und zur Entfernung färbender Anteile ein Gemisch von Aluminiumoxid und Aktivkohle im Verhältnis 1:1, im Verhältnis von 20 - 50 Gewichtsprozent, bezogen auf das eingesetzte Digozin, zusetzt und nach Filtration der Lösung diese bis'-zur restlosen Entfernung des Methylenchlorids auf ca. 20 VoI»% der Ausgangslösung bei 20 C im Vakuum bei 50 Torr einengt und das auskristallisierte Digoxin abfiltriert, mit Methanol oder Äthanol wäscht und bei 50 ⁰C bis zur Gewichtskonstanz trocknet.