DE2708046A1

DE2708046A1 - Verfahren zur herstellung von kristallinem calcium-di-clavulanat-dihydrat und diese verbindung enthaltende arzneimittel

Info

Publication number: DE2708046A1
Application number: DE19772708046
Authority: DE
Inventors: John Barry Harbridge; Thomas Trefor Howarth
Original assignee: Beecham Group PLC
Current assignee: Beecham Group PLC
Priority date: 1976-02-26
Filing date: 1977-02-24
Publication date: 1977-09-01
Also published as: FR2342289B1; GB1561395A; BE851872A; AU2264377A; CA1079736A; ZA771089B; DK86177A; IE44704L; IE44704B1; AU504721B2; SE7702078L; NL7702036A; JPS52105193A; CH624957A5; FR2342289A1

Description

Brentford, Middlesex, Großbritannien

"Verfahren zur Herstellung von kristallinem Calcium-di-clavulanat-dihydrat und diese Verbindung enthaltende Arzneimittel"

beanspruchte
Priorität:

26. Februar 1976 - Großbritannien - Nr. O75W76

Die Erfindung betrifft ein neues Verfahren zur Herstellung eines kristallinen Calciumsalzes der Clavulansäure und diese Verbindung enthaltende Arzneimittel.

In der BE-PS 827 926 ist u.a. ein Calciumsalz der Clavulansäure, die die nachstehende Formel besitzt

CH₂OH

\ CO₂H

beschrieben. Man kann dieses Salz aus der Salze der Clavulansäure enthaltenden Fermentationcf.lüssigkeit durch Adsorbieren

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des Clavulansäurerestes an ein schwach basisches oder stark basisches Ionenaustauscherharz und durch Eluieren mit einer geeigneten Salzlösung oder auch durch Hydrieren des Benzylesters oder eines ähnlichen Esters der Clavulansäure in Gegenwart einer geeigneten Base isolieren.

Es ist Jetzt gefunden worden, daß man ein kristallines Calciumdi-clavulanat-dihydrat in einfacher V/eise aus anderen Salzen der Clavulansäure in hoher Ausbeute und guter Reinheit herstellen kann.

Gegenstand vorliegender Erfindung ist demzufolge ein Verfahren zur Herstellung von kristallinen Calcium-di-clavulanat-dihydrat, das dadurch gekennzeichnet ist, daß man eine wäßrige Lösung eines anderen Salzes der Clavulansäure als das Calciumsalz mit einem Kationenaustauscherharz in der Form des Calciumsalzes in Berührung bringt, aus dem Austauscherharz das gebildete Calciumdi-clavulanat eluiert und eine von anderen Kationen als Calciumionen praktisch freie Lösung des Calcium-di-clavulanats erhält, aus der man anschließend das Calcium-di-clavulanat-dihydrat auskristallisieren läßt, das man in kristalliner Form isoliert.

Das bei diesem Verfahren verwendete anfängliche Salz der Clavulansäure kann ein beliebiges geeignetes Metallsalz, nämlich ein anderes Salz als das Calciumyalz, ein Amir.oniumsals oder ein substituiertes Ammoniumsalz, sein, doch ist es im allgemeinen am zweckmäßigsten, ein einwertiges SaIζ zu verwenden, wie das Lithium-, Natrium- oder Kaliunsalz der Clavulansäure. Von diesen Salzen sind das Lithium- und Natriumiials häufig die geeignetsten

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Salze. Gewöhnlich wird die Verwendung des Natriumsalzes bevorzugt, das zu einem Produkt von besonders annehmbarer Reinheit führen kann.

Das zur Bildung der auszutauschenden Lösung verwendete Salz sollte so rein, wie es zweckmäßigerweise erhalten werden kann, sein, um die Herstellung eines reinen Produkts zu ermöglichen.

Geeignete Kationenaustauscherharze für derartige Zwecke sind vernetzte Polystyrol-Divinylbenzol-Mischpolymerisate, die durch Säuregruppen substituiert sind, und zwar in Form ihrer Calciumsalze. Die bevorzugte Säuregruppe ist die Sulfonsäuregruppe. Die ausgewählten Harze besitzen im allgemeinen 2 bis 20 % Vernetzungen und üblicherweise h bis 10 % Vernetzungen, beispielsweise etwa 8 % Vernetzungen. Das Harz liegt gewöhnlich in Form von Perlchen, beispielsweise von Kügelchen, vor, die durch Siebe mit einer lichten Maschenweite von 0,3 bis 1,2 mm gehen.

Beispiele geeigneter Harze sind die in Form der Calciumsalze vorliegenden sauren bis stark sauren Styrol-Divinylben:ol-Mischpolymerisate mit Sulfonsäuregruppen, wie sie unter der Bezeichnung "Amberlite" und den Sortenbezeichnungen IR-120, IR-121, IR-122, 200, 200C und 252 im Handel sind. Weitere Beispiele sind die Kationenaustauscherharze, die unter der Bezeichnung "Dowex" und den Sortenbezeichnungen 50WX1, 50WX2, 50X4, 5OWX8, 5X10, WXlO und 5OWXI6 im Handel sind, ferner Kationenaustauscher unter der Bezeichnung "Bio Rad" mit den Sortenbezeichnungen AG 50WXI, 40WX2, AG 5OWX4, AG 5OWX8 und AG 50WX12₍ des weiteren Kationenaustauscherharze unter der Bezeichnung

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"lonac" mit den Sortenbezeichnungen C250, C258 und C255 und schließlich Kationenaustauscherharze mit der Bezeichnung "Zerolit" mit den Sortenbezeichnungen 225, 325, ^25, 525 und 625.

Die Kationenaustauscherharze werden üblicherweise in einem grossen Überschuß angewendet. Die Menge der verwendeten Harze sollte ausreichend sein, um eine Austauscherkapazität von mindestens 10 Mal, zweckmäßigerweise von mindestens 20 Mal und vorzugsweise von mindestens 30 Mal der in der Lösung des Salzes der Clavulansäure angewendeten Gesamtkationen zu gewährleisten.

Bei der Anwendung liegt das Kationenaustauscherharz in einem Bett vor, durch das die Lösung durchläuft. Im allgemeinen wird das Bett in Form einer Säule angewendet.

Die Konzentration der Lösung des auszutauschenden Salzes ist nicht kritisch, doch sollten stark verdünnte Lösungen, beispielsweise unter 1 Gewichtsprozent, vermieden werden, da niedrige Konzentrationen zu einer unvorteilhaft niedrigen Beschickung und zu einem unvollständigen Austausch führen können. In gleicher V/eise sollten sehr hohe Konzentrationen, die sich beispielsweise der Sättigungsgrenze nähern, vermieden werden, da derartige Lösungen für eine leichte Anwendung eine zu hohe Viskosität besitzen können. Im allgemeinen ist für die meisten Salze eine Konzentration von 2 bis 30 Gewichtsprozent, bezogen auf das Volumen, annehmbar, doch ist ein Bereich von etwa 5 bis 25 % zweckmäßiger und ein Bereich von etwa 8 bis 20 % bevorzugt, z.B. etwa 10 %.

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Die auszutauschende Lösung wird gewöhnlich langsam dem Kopf der Säule zugeführt. Man läßt dann die Bande langsam in den Kopfteil des Harzes einsickern und gibt wenig Wasser zu, um die Bande ein kurzes Stück in das Kationenaustauscherharz einwandern zu lassen. Das restliche erforderliche Wasser wird dann langsam durch die Säule geschickt, so daß die Bande in zweckmäßiger Weise

/möglichst dichter Form durch die Säule läuft.

Das Vorliegen von Calcium-clavulanat im Eluat ist gewöhnlich in einfacher Weise durch eine Änderung des Brechungsindex des EIuats feststellbar. Dieser kann unter Verwendung eines Refraktometers oder auch visuell, beispielsweise durch das Auftreten von Schlierenbildungen, bestimmt werden. Gegebenenfalls können Fraktionen aufgefangen und in üblicher Weise untersucht werden, beispielsweise durch eine Fleckenbildung auf einer Dünnschichtchromatographieplatte oder durch Besprühen mit Permanganat, das durch Clavulanate entfärbt wird, oder durch Methoden, wie sie bei den enzymatischen Hemmwirkungen der Substanz angewendet werden.

Aus der Lösung kann das erwünschte Calciumsalz in üblicher Weise erhalten werden, beispielsweise aus einer verhältnismäßig konzentrierten Lösung durch eine langsame Zugabe eines mit Wasser mischbaren organischen Lösungsmitteis, wie Aceton, bis die Kristallisation einsetzt, oder durch Einengen der Lösung unter vermindertem Druck bis zu einem Sirup, mit anschließender Zugabe geringer Mengen Aceton, Acetonitril, einem Gemisch aus Aceton und Äther oder dergleichen bis zu einer beginnenden Kristallisation.

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Am zweckmäßigsten setzt die Kristallisation bei Raumtemperatur oder schwach erhöhter Temperatur, beispielsweise bei 12 bis 3O⁰C oder bevorzugter bei 20 bis 25°C, ein. Wenn die Kristallisation einsetzt, wird das Reaktioiisgemisch gekühlt, beispielsweise auf etwa -5 bis -10⁰C, bis sich keine weiteren Kristalle mehr bilden.

Wenn sich die erwünschten Kristalle gebildet haben, kann man sie abfiltriersn und trocknen. Scharfe Trocknungsbedingungen, wie unter vermindertem Druck, sind tunlichst zu vermeiden, da sie zu einer Zerstörung dar Kristallstruktur und zu teilweise entwässerten Kristallen führen können. Beim Trocknen sollte keine feuchte Luft verwendet werden, da sie zu feuchten Kristallen führen kann. Das Trocknen sollte bei. Normaldruck erfolgen.

Das nach dem Verfahren vorliegender Erfindung erzeugte Calciumdi-clavulanat-dihydrat bildet ebenfalls einen Gegenstand vorliegender Erfindung. Das IR-Spektrum dieser Salze zeigt Banden in Nujol bei 3630 (Schulter), 3520 (Schulter), 3315 (stark + breit), 1785 (stark), 1695 (mittel), I660 (Schulter), I605 (stark), 1575 (Schulter), 1555 (Schulter), 1450 (Schulter), l4l8 (schwach), 1350 (schwach), 1315 (stark), 1200 (mittel), 1147 (mittel), 1124 (stark), IO96 (mittel), 1072 (mittel), I050 (stark), 1024 (stark), 1004 (stark), 976 (schwach), 960 (Schulter), 897 (stark), 850 (mittel), 803 (mittel), 748 (stark), 708 (schwach) und 659 (schwach). Es tritt kein Maximum bei 2330 auf.

Es ist ersichtlich, daß das kristalline Salz nach vorliegender Erfindung geringe Mengen teilweise entwässertes Cä'lcium-di-elavulanat oder geringe Mengen V/asser enthalten kann, weichletzteres an der Kristallstruktur nicht teilnimmt und wahrscheinlich nur die Kristalloberflächen benetzt. Das kristalline Salz nach vorliegender Erfindung enthält jedoch zweckmäßigerweise 6,2 bis 7,7 Gewichtsprozent V/asser, bezogen auf das Gewicht, d.h. es darf kein Wasser enthalten, das nicht an der Kristallstruktur teil-

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nimmt obwohl man es als akzeptabel ansieht, daß das kristalline Salz geringe Mengen teilweise entwässertes Salz enthält. Es ist gefunden worden, daß ein Salz mit einem Gehalt von annähernd 6,4 bis 7,6 Gewichtsprozent Gesamtwasser, bezogen auf das Gewicht, besonders geeignete Stabilitätseigenschaften aufweist. Am zweckmäßigsten liegt der Wassergehalt bei etwa 7,5 %·

Der.vorstehend genannte Wassergehalt bezieht sich auf das Gesamtwasser, wie es beispielsweise nach der Karl Fischer-Analyse oder auf eine äquivalente Art bestimmt wird.

Einen weiteren Gegenstand vorliegender Erfindung bilden Arzneimittel mit einem Gehalt an dem kristallinen Calcium-di-clavulanat-dihydrat und gegebenenfalls einem pharmakologisch verträglichen Trägermaterial und/oder Verdünnungsmittel.

Derartige Arzneimittel sind am zweckmäßigsten für eine orale Verabreichung geeignet.

Die erfindungsgemäßen Arzneimittel können auch zusätzlich eil Penicillin oder Cephalosporin enthalten. Besonders geeignete Penicilline sind Ampicillin, beispielsweise als Anhydrid, als

Trlhydrat oder als Salz, ferner Amoxycillin, beispielsweise als Trihydrat oder Salz, des weiteren Dinatrium-carbenicillin, Dinatrium-ticarcillin, des weiteren Dinatriumsalze der Phenyl- oder Indanyl-ci-ester von Carbenicillin oder Ticarcillin oder dergleichen.

Geeignete Formen der Arzneimittel vorliegender Erfindung sind

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in der BE-PS 827 926 beschrieben.

Die Beispiele erläutern die Erfindung.

Beispiel 1

290 mg Natrium-clavulanat in 1 ml Wasser werden durch eine Säule geleitet, die ein mit 10 ml Wasser angefeuchtetes Kationenaustauscherharz auf Basis eines Styrol-Divinylbenzol-Mischpolymerisats mit Sulfonsäuregruppen in Form des Calciumsalzes ("Amberlite IR-120") enthält. Das Eluat (20 ml) wird auf ein Volumen von 1 ml eingeengt und mit 10 ml Acetonitril versetzt. Man erhält ein feinkristallines Calcium-di-clavulanat-dihydrat mit IR-Absorptionsbanden bei I782 (ß-Lactam-C=O), I695 (C=C) und I605 cm" (COp") und mit einem Wassergehalt von 1Λ % nach der Karl Fischer-Methode (berechnet für Calcium-di-clavulanat-dihydrat: 7,6 Ji).

Beispiel 2
(a) Herstellung des Harzes im CaIcium-Zyklus

500 ml des in Beispiel 1 genannten Kationenaustauscherharzes, jedoch nicht in Form des Calciumsalzes, werden in eine 58,1 cm lange Säule mit einem Durchmesser von J5>8l cm gefüllt. Dann wird durch das Harz 1-m Salzsäure durchfließen gelassen, bis der pH-Wert des Ablaufs unter 0,5 bleibt. Dann wird das Harz mit destilliertem V/asser, anfänglich aufsteigend und dann absteigend, gewaschen, bis der pH-Wert des Ablaufs stets bei etwa 3»5 liegt. Dann wird eine 0,25-m Lösung von Calciumchlorid durch das Harz ansteigend geleitet, bis der pH-Wert des Ablaufs auf unter 1,0

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gesunken ist. Dann läßt man weitere Calciurachloridlösung durch das Harz laufen, bis der pH-Wert des Ablaufs stets bei 2,3 bis 3,5 bleibt. Das Harz wird dann absteigend mit etwa 2 Liter destilliertem Wasser gewaschen, bis der pH-Wert des Ablaufs durchweg bei annähernd 4 liegt.

(b) Herstellung einer Lösung von Calcium-clavulanat

Natrium-clavulanat-te trahydrat, das 30 g der reinen freien Säure äquivalent ist, wird mit destilliertem Wasser auf 300 ml eingestellt. Die Lösung wird mit 3 g Aktivkohle ("Norit gsx ") verrührt und filtriert, und man erhält eine klare, schwach gelb getönte Lösung vom pH 6,9· Diese Lösung wird auf die nach der Verfahrensstufe (a) vorbereitete Säule mit einer Geschwindigkeit von 200 ml je Stunde gegeben. Nach beendeter Beschickung wird die Säule mit destilliertem Wasser mit einer Geschwindigkeit von 200 ml je Stunde gewaschen. Wenn die Eluierung des Calciumsalzes beginnt, ändert sich der pH-Wert des Eluats auf etwa 6,0. Es werden Fraktionen (annähernd 60 ml) gesammelt, bis eine kleine Probe der zuletzt aufgefangenen Fraktion mit Aceton keinen oder nur einen geringen Niederschlag ergibt. Diese letzte Fraktion ist farblos und zeigt einen pH-Wert von etwa 6,6. Der zuerst aufgefangene Anteil wird verworfen, und die restlichen Anteile werden vereinigt und ergeben die erwünschte Lösung des Calciumclavulanats (gegebenenfalls kann das Natrium-clavulanat-tetrahydrat durch äquivalente Mangen Kalium-clavulanat oder Lithiumclavulanat ersetzt werden).

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(°) Herstellung des kristallinen Calcium-dl-clavulanatdihydrats

Man rührt die nach der Verfahrensstufe (b) hergestellte Lösung (370 ml) und versetzt sie langsam mit Aceton .Nachdem etwa 3,5 Volumenanteile Aceton zugegeben worden sind, bildet sich eine schwache Trübung aus, die mittels Kieselgur als Filterhilfsmittel ("Celite") abfiltriert wird. Man fügt weiteres Aceton zu der Lösung hinzu, bis insgesamt 15 Volumenteile zugegeben worden sind. Der erhaltene Feststoff wird abfiltriert und ergibt eine schwach hellbraune kristalline Substanz. Diese voluminöse Substanz fällt auf dem Filter zusammen. Man wäscht sie dreimal mit je 150 ml Aceton und preßt sie auf dem Filter aus, um restliches Aceton zu entfernen. Anschließend wird der Feststoff l8 Stunden bei einem vermindertem Druck von etwa 10 Torr getrocknet. Man erhält 28 g des erwünschten kristallinen Calcium-di-clavulanat-dihydrats mit einem Gesamtwassergehalt von 6,4 % und einer Reinheit von über 90 %.

Der niedrige Feuchtigkeitsgehalt der erhaltenen Probe beruht wahrscheinlich auf einem Trocknen unter vermindertem Druck. Das Vermeiden von vermindertem Druck führt zur Herstellung von Kristallen mit einem Wassergehalt, der näher an der theoretisch erforderlichen Menge für das Dihydrat liegt. Es ist daher ersichtlich, daß bei diesem Beispiel ein Trocknen an der Luft in der Endstufe gewöhnlich zu bevorzugten ist.

Beispiel jj

(a) 150 mg Natrium-clavulanat-tetrahydrat werden in 1 ml destilliertem Wasser gelöst. Die Lösung; wird durch eine Säule

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mit dem in Beispiel 1 genannten Kationenaustauscherharz in Form des Calciumsalzes (etwa 7 ml feuchtes Harz) durchlaufen gelassen. Das Harz wird dann mit 25 ml destilliertem Wasser gewaschen. Das Eluat wird unter vermindertem Druck bei Raumtemperatur (etwa 22°C) zu einem Sirup von etwa 0,5 ml eingedampft und dann mit 25 ml Acetonitril verrieben. Man läßt das Cälciumsalz kristallisieren, kühlt es 2 Stunden auf 2 bis 3°C, filtriert es ab und wäscht es mit 25 ml wasserfreiem Äther. Die Substanz wird an Luft getrocknet und ergibt 75 tng praktisch reines kristallines Calcium-di-clavulanat-dihydrat mit einem Wassergehalt von etwa

(b) Das in Stufe (a) verwendete Kationenaustauscherharz wird wie folgt hergestellt:

20 ml feuchtes, in der Säureform vorliegendes Kationenaustauscherharz ("Amberlite IR-120") mit einer Austauscherkapazität von 38 mMol werden in 50 ml Wasser mit Calciumhydroxid (0,5 g» Überschuß) unter Rühren behandelt. Das überschüssige Calciumhydroxid wird dadurch entfernt, daß man einen Strom destilliertes Wasser durch die das Harz enthaltende Säule strömen läßt ("Rückwaschen"), bis das Eluat einen pH-Wert von annähernd 8 bis 8,5 aufweist (dadurch werden auch die feinteiligen Anteile und geringe Mengen organischer Verunreinigungen entfernt).

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Claims

- v> - 27080 Patentansprüche

1. Verfahren zur Herstellung von kristallinem Calcium-diclavulanat-dihydrat, dadurch gekennzei chne t, daß man eine wäßrige Lösung eines anderen Salzes der Clavulansäure als das Calciumsalz mit einem Kationenaustauscherharz in Form des Calciumsalzes in Berührung bringt, aus dem Austauscherharz das gebildete Calcium-di-clavulanat eluiert und eine von anderen Kationen als Calciumionen praktisch freie Lösung des Calcium-di-clavulanats erhält, aus der man anschließend das Calcium-di-clavulanat-dihydrat auskristallisieren läßt, das man in kristalliner Form isoliert.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man als Ausgangssubstanz das Lithium-, Natrium- oder Kaliumsalz der Clavulansäure verwendet.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man als Ausgangssubstanz das Natriumsalz der Clavulansäure verwendet .

4. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3> dadurch gekennzeichnet, daß man als Kationenaustauscherharz ein vernetztes Styrol-Divinylbenzol-Mischpolymerisat mit Sulfonsäuregruppen in Form des Calciumsalzes verwendet.

5. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß man eine solche Menge Kationenaustauscherharz verwendet, die eine Austauscherkapazität von mindestens dem lOfachen der insgesamt austauschbaren Kationenkapazität

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in der aufzubringenden Lösung aufweist.

6. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß man das Inberührungbringen der Lösung mit dem Kationenaustauscherharz in Form eines Durchlaufenlassens durch ein Bett des Harzes stattfinden läßt.

7. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß man eine Lösung des auszutauschenden Salzes verwendet, die 2 bis 30 Gewichtsprozent eines Salzes der Clavulansäure, bezogen auf das Volumen, enthält.

8. Verfahren nach Anspruch "J, dadurch gekennzeichnet, daß man eine Lösung verwendet, die 8 bis 20 Gewichtsprozent eines Salzes der Clavulansäure, bezogen auf das Volumen, enthält.

9· Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß man die Kristallisation des Calciumdi-clavulanat-dihydrats durch Zugabe eines mit Wasser mischbaren organischen Lösungsmittels beginnt.

10. Verfahren nach Anspruch 9> dadurch gekennzeichnet, daß

man vor der Zugabe des organischen Lösungsmittels das Volumen der Lösung einengt.

11. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß man die erhaltenen Kristalle bei Raumtemperatur trocknet.

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12. Arzneimittel, gekennzeichnet durch einen Gehalt an Calciumdi-clavulanat-dihydrat, das nach den Ansprüchen 1 bis 11 hergestellt worden ist. und gegebenenfalls an einem pharmakologisch verträglichen Trägermaterial und/oder Verdünnungsmittel.

13· Arzneimittel nach Anspruch 12 in einer oral verabreichbaren Form.

14. Arzneimittel nach den Ansprüchen 12 oder 13* gekennzeichnet durch einen zusätzlichen Gehalt an einem Penicillin oder Cephalosporin.

15. Arzneimittel nach Anspruch 14, gekennzeichnet durch einen zusätzlichen Gehalt an Ampicillin, Amoxycillin oder deren Salzen,

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