DE4426818A1 - Verfahren zur Kristallisation von Iopamidol - Google Patents
Verfahren zur Kristallisation von IopamidolInfo
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Kristal
lisation von Iopamidol; sie betrifft insbesondere ein Ver
fahren zur Kristallisation von Iopamidol unter Verwendung von
Butanol als Lösungsmittel.
Der Begriff Iopamidol ist der internationale Freiname (INN)
der Verbindung L-5-α-Hydroxypropionylamino-2,4,6-triiodo
isophthalsäure-bis-(1,3-dihydroxy-isopropylamid).
Diese Verbindung wurde erstmals von der Schweizer Firma Savac
A.G. beschrieben, z. B. im britischen Patent Nr. 1,472,050.
Iopamidol wird in der Diagnostik als nicht-ionisches Kon
trastmedium verwendet. Physikalisch betrachtet ist es ein
weißer, hochschmelzender Feststoff.
Die in der Literatur beschriebenen Iopamidol-Synthesen sehen
eine abschließende Reinigung des Produkts in wäßriger Lösung
vor.
Anschließend muß das Produkt, falls es in fester Form erhal
ten werden soll, kristallisiert werden.
Im oben zitierten britischen Patent wird berichtet, daß das
Produkt durch Eindampfen der dieses Produkt enthaltenden
wäßrigen Lösung gewonnen wird, worauf das erhaltene Rohpro
dukt aus Ethanol kristallisiert wird.
Auch in der internationalen Patentanmeldung Nr. WO 88/09328
der Bracco Industria Chimica S.p.A. wird berichtet, daß rohes
Iopamidol, welches durch Eindampfen des wäßrigen Lösungsmit
tels erhalten worden ist, aus absolutem Ethanol kristalli
siert wird.
In einer das Iopamidol betreffenden Monographie, welche in
"Analytical Profiles of Drug Substances", Bd. 17, Seiten 115-154,
Academic Press, San Diego (1988) veröffentlicht wurde,
wird berichtet, daß das Iopamidol mit einer sehr langsamen
Kinetik aus Wasser kristallisiert werden kann, wobei ein
kristallines Monohydrat oder Pentahydrat entsteht.
Wir haben daher versucht, Iopamidol gemäß der Literatur aus
Ethanol oder Wasser zu kristallisieren, um kristallines Io
pamidol zu erhalten, welches Eigenschaften aufweist, die den
Anforderungen amtlicher Arzneimittelbücher, z. B. der US-Phar
macopoeia XXII, Seite 712, gerecht werden.
Das aus Ethanol kristallisierte Produkt enthält etwa 4000-8000 ppm
Ethanol, welches weder durch Erhitzen auf hohe Tem
peraturen noch im Vakuum entfernt werden kann. Das entstande
ne Produkt ist somit nicht brauchbar, da sein Ethanol-Gehalt
zu hoch ist. Die USA-Pharmacopoeia verlangt nämlich, daß
keine Verunreinigung eine Konzentration von 5000 ppm über
schreitet.
In ähnlicher Weise ist auch aus Wasser kristallisiertes Io
pamidol nicht brauchbar, weil das Kristallwasser nur durch
sehr langes Erhitzen auf Temperaturen oberhalb von 100°C
entfernt werden kann.
Außerdem ist die Ausbeute der Kristallisation aus Wasser sehr
schlecht, d. h., das Verfahren ist auch aus industrieller
Sicht unbrauchbar.
Die Literaturdaten der Löslichkeit des Iopamidols sind sehr
widersprüchlich und legen daher keine anderen praktischen
Lösungen für das Problem der Kristallisation des Produktes
nahe.
So wird beispielsweise in der oben zitierten britischen Pa
tentschrift tatsächlich berichtet, daß sich Iopamidol in
Wasser sehr leicht löst, daß es eine praktisch unbeschränkte
Löslichkeit in Methanol aufweist, und daß auch die Löslich
keit in Ethanol bei Raumtemperatur etwa 10% beträgt.
Einer der in diesem Patent benannten Erfinder hat jedoch in
einem nachfolgenden Artikel, welcher in Bull. Chim. Farm.,
120, 639 (1981) veröffentlicht ist, berichtet, daß Iopamidol
in Wasser gut löslich ist, daß es jedoch in Methanol nur
wenig löslich ist, und daß es in Ethanol, Diethylether, Ben
zol und Chloroform praktisch unlöslich ist.
Wir haben nun überraschend gefunden, und dies stellt einen
Gegenstand der vorliegenden Erfindung dar, daß Iopamidol aus
n-Butanol, sec.-Butanol, Isobutanol oder t-Butanol umkristal
lisiert werden kann und hohe Ausbeuten eines Produktes mit
geeigneten Eigenschaften ergibt, welche den Anforderungen des
Arzneimittelbuchs entsprechen.
Wir haben weiterhin gefunden, daß es nicht nötig ist, von
festem rohem Iopamidol auszugehen, sondern daß es möglich
ist, das gewünschte Produkt durch Direktbehandlung der wäßri
gen Lösung dieses Produkts mit n-Butanol, sec.-Butanol, Iso
butanol oder t-Butanol zu erhalten.
Deshalb stellt ein Verfahren zur Herstellung kristallinen
Iopamidols in hohen Ausbeuten, das darin besteht, eine wäßri
ge Lösung des Iopamidols mit n-Butanol, sec.-Butanol, Isobu
tanol oder t-Butanol zu behandeln, einen weiteren Gegenstand
der vorliegenden Erfindung dar.
Die Begriffe n-Butanol, sec.-Butanol, Isobutanol und t-Buta
nol sind die üblichen Namen, die verwendet werden, um die
vier Isomere des Butanols mit der Formel C₄H₁₀O zu bezeichnen;
genauer ausgedrückt ist n-Butanol der übliche Name für 1-
Hydroxy-butan, sec.-Butanol der übliche Name für 2-Hydroxy-
butan, Isobutanol der übliche Name für 1-Hydroxy-2-methyl-
propan und t-Butanol der übliche Name für 1,1-Dimethyl-1-
hydroxy-ethan.
Wir werden im folgenden zur Vereinfachung den Begriff Butanol
verwenden, um ohne Unterschied n-Butanol, sec.-Butanol, Iso
butanol oder t-Butanol zu bezeichnen, falls nichts anderes
angegeben ist.
In dem Verfahren, das Gegenstand der vorliegenden Erfindung
ist, wird vorzugsweise ein Teil des Wassers durch Destilla
tion entfernt, bis das Iopamidol zu kristallisieren beginnt.
Eine Menge von Restwasser in der Kristallisationsmischung,
z. B. selbst eine Menge, die dem Gewicht des Iopamidols ent
spricht, ist weder hinsichtlich der Qualität noch hinsicht
lich der Ausbeute des Produktes kritisch.
Die Menge des zu verwendenden Butanols stellt das 3- bis
20fache (Vol./Gew.) der Menge des in wäßriger Lösung vorlie
genden Iopamidols dar.
Vorzugsweise stellt die Menge des Butanols das 3- bis 12fache
(Vol./Gew.) der Menge des Iopamidols dar.
Es wird besonders bevorzugt, daß die Menge des Butanols das
3- bis 10fache (Vol./Gew.) der Menge des Iopamidols dar
stellt.
Selbstverständlich kann das Butanol wiedergewonnen und rück
geführt werden, wenn sich die durch Destillation erhaltene
azeotrope Mischung in ihre Komponenten trennt. In diesem
Falle können geringere Mengen an Butanol verwendet werden.
Alternativ ist es auch möglich, zur Mischung aus Wasser,
Iopamidol und Butanol eine kleine Menge eines dritten Lö
sungsmittels wie z. B. Toluol zuzugeben, welches in der Lage
ist, ein ternäres Azeotrop mit Wasser zu bilden.
Aus praktischen Erwägungen wird der direkte Einsatz einer
wäßrigen Lösung des Iopamidols bevorzugt, da es praktisch und
ökonomisch vorteilhafter ist, nicht das gesamte Wasser zu
entfernen, und da das entstandene Produkt bessere Eigenschaf
ten, nämlich einen sehr geringen Anteil von Restlösungsmit
tel, besitzt.
In einer aus industrieller Sicht besonders vorteilhaften
praktischen Ausführungsform wird einer wäßrigen Lösung des
Iopamidols eine Menge an Butanol zugegeben, die das 3- bis
20fache (Vol./Gew.) der Menge des Iopamidols darstellt. Die
Reaktionsmischung wird auf Siedetemperatur erhitzt, um einen
Teil des Wassers azeotrop zu entfernen. Dabei wird eine Aus
fällung des Iopamidols beobachtet.
Die Destillation wird solange fortgesetzt, bis der Wasser
gehalt auf eine Menge reduziert ist, die dem Gewicht des
Iopamidols entspricht oder darunter liegt.
Anschließend wird das Erhitzen beendet und die Temperatur auf
10 bis 30°C eingestellt, vorzugsweise auf etwa 25°C, worauf
das Iopamidol mittels Filtration abgetrennt wird.
In einer weiteren praktischen Ausführungsform wird zur Aus
gangsmischung aus Wasser, Iopamidol und Butanol ein drittes
Lösungsmittel zugegeben, welches in der Lage ist, ein Azeo
trop mit Wasser zu bilden, beispielsweise Toluol.
Auch in diesem Falle beginnt sich während des Destillations
schrittes ein Präzipitat aus Iopamidol zu bilden.
Die Eigenschaften eines Produkts, welches mit dem erfindungs
gemäßen Verfahren erhalten wird, erfüllen die Anforderungen
des amtlichen Arzneimittelbuchs, da die im Produkt verblei
bende Butanolmenge entscheidend unter den vom Arzneimittel
buch geforderten Grenzwerten liegt und, falls das Produkt
direkt aus der wäßrigen Lösung erhalten wird, der Gehalt an
verbleibendem Lösungsmittel nur 200 ppm oder weniger beträgt.
Das erhaltene Produkt hat eine sehr hohe chromatographische
Reinheit, die noch über der chromatographischen Reinheit des
Ausgangsproduktes in wäßriger Phase liegt.
Daher ist das Iopamidol, welches mit dem erfindungsgemäßen
Reinigungsverfahren erhalten wird, für die Herstellung nicht
ionischer Kontrastmedien nach üblichen Verfahren besonders
geeignet.
Außerdem sind die Kristallisations-Ausbeuten sehr hoch, d. h.
sie liegen mindestens über 80%, in den meisten Fällen über
95%.
Was das hier vorliegende Verfahren betrifft, so scheinen sich
Mischungen von Butanolen im wesentlichen genauso zu verhalten
wie die einzelnen Komponenten; somit fallen auch Mischungen
von Butanolen unter den erfinderischen Gedanken der vorlie
genden Erfindung.
Die nachfolgenden Beispiele dienen zur besseren Illustration
der vorliegenden Erfindung.
Der Wassergehalt im Azeotrop und im Endprodukt wurde mittels
der Karl-Fisher-Methode bestimmt; der Butanol-Gehalt im End
produkt wurde mittels Gaschromatographie bestimmt.
Zu einer Lösung von Iopamidol (200 g; 0,257 Mol) in Wasser
(200 ml) wurde sec.-Butanol (1600 ml) unter Rühren zugegeben;
die Temperatur wurde bei 85°C konstant gehalten.
Die Lösung wurde auf Rückflußtemperatur erhitzt, wobei mit
einer Geschwindigkeit von 10 ml/Minute bei Normaldruck eine
Mischung aus sec.-Butanol/Wasser abdestilliert wurde. Während
dieser Destillation begann das Iopamidol auszufallen. Eine
Gesamtmenge von 853 g einer Mischung aus sec.-Butanol/Wasser
(Wassergehalt = 23,1%) wurde abdestilliert.
Die erhaltene Suspension wurde innerhalb einer Stunde auf
25°C abgekühlt und eine weitere Stunde bei 25°C gehalten,
worauf das Präzipitat abfiltriert und mit sec.-Butanol (2 ×
100 ml) gewaschen wurde.
Das Iopamidol (192 g; 0,247 Mol; 96% Ausbeute) wurde erhal
ten, indem im Vakuum bei 60°C bis zur Gewichtskonstanz ge
trocknet wurde; der Wassergehalt betrug 0,15%, der Restgehalt
des Lösungsmittels sec.-Butanol betrug 200 ppm.
Zu einer Lösung von Iopamidol (200 g; 0,257 Mol) in Wasser
(270 ml) wurde sec.-Butanol (1800 ml) unter Rühren zugegeben;
die Temperatur wurde bei 80°C ± 2°C konstant gehalten.
Die Lösung wurde auf Rückflußtemperatur erhitzt, wobei mit
einer Geschwindigkeit von 10 ml/Minute bei Normaldruck eine
Mischung aus sec.-Butanol/Wasser abdestilliert wurde. Während
dieser Destillation begann das Iopamidol auszufallen. Eine
Gesamtmenge von 700 g einer Mischung aus sec.-Butanol/Wasser
(Wassergehalt = 22%) wurde abdestilliert. Ungefähr 116 g
Wasser waren danach immer noch anwesend.
Die erhaltene Suspension wurde innerhalb einer Stunde auf
25°C abgekühlt und eine weitere Stunde lang bei 25°C gehal
ten, worauf das Präzipitat abfiltriert und mit sec.-Butanol
(2 × 100 ml) gewaschen wurde.
Das Iopamidol (190 g; 0,244 Mol; 95% Ausbeute) wurde erhal
ten, indem im Vakuum bei 60°C bis zur Gewichtskonstanz ge
trocknet wurde; der Wassergehalt betrug 0,2%, der Restgehalt
des Lösungsmittels sec.-Butanol betrug 180 ppm.
Zu einer Lösung von Iopamidol (20 g; 0,0257 Mol) in Wasser
(30 ml) wurden sec.-Butanol (150 ml) und Toluol (20 ml) unter
Rühren zugegeben; die Temperatur wurde bei 80-85°C konstant
gehalten.
Die Mischung wurde bis zum Rückfluß erhitzt, und ein Teil des
Wassers wurde als Azeotrop entfernt. Während dieser Destilla
tion begann das Iopamidol auszufallen.
Es wurde eine Gesamtmenge von 12 ml Wasser abdestilliert.
Die entstandene Suspension wurde innerhalb einer Stunde auf
25°C abgekühlt und eine weitere Stunde lang bei 25°C gehal
ten, worauf das Präzipitat abfiltriert und mit sec.-Butanol
(2 × 10 ml) gewaschen wurde.
Das Iopamidol (19,2 g; 0,0247 Mol; 96% Ausbeute) wurde erhal
ten, indem im Vakuum bei 60°C bis zur Gewichtskonstanz ge
trocknet wurde; der Wassergehalt betrug 0,2%, der Restgehalt
des Lösungsmittels sec.-Butanol betrug 100 ppm und der Rest
gehalt des Lösungsmittels Toluol betrug 2 ppm.
Zu einer Lösung von Iopamidol (20 g; 0,0257 Mol) in Wasser
(20 ml) wurde unter Rühren n-Butanol (200 ml) zugegeben; die
Temperatur wurde bei 80°C ± 2°C konstant gehalten.
Die Lösung wurde auf Rückflußtemperatur erhitzt, wobei Wasser
(8,5 g) in eine Scheideflasche abdestilliert wurde. Während
dieser Destillation begann das Iopamidol auszufallen.
Die Destillation wurde durch das Abdestillieren weiterer 54
g einer Mischung aus n-Butanol/Wasser (Wassergehalt = 21%)
vervollständigt.
Die erhaltene Suspension wurde auf 25°C abgekühlt, das Präzi
pitat wurde abfiltriert und mit n-Butanol (2 × 10 ml) ge
waschen.
Das Iopamidol (19,4 g; 0,025 Mol; 97% Ausbeute) wurde erhal
ten, indem im Vakuum bei 60°C bis zur Gewichtskonstanz ge
trocknet wurde; der Wassergehalt betrug 0,2%, der Restgehalt
des Lösungsmittels n-Butanol betrug 70 ppm.
Zu einer Lösung aus Iopamidol (20 g; 0,0257 Mol) in Wasser
(80 ml) wurde n-Butanol (200 ml) unter Rühren zugegeben; die
Temperatur wurde bei 80°C ± 2°C konstant gehalten.
Die Lösung wurde zum Sieden erhitzt, wobei Wasser (72 g) in
eine Scheideflasche abdestilliert wurde. Während dieser De
stillation begann das Iopamidol auszufallen.
Die Destillation wurde durch das Abdestillieren weiterer 50 g
einer Mischung aus n-Butanol/Wasser (Wassergehalt = 21%)
vervollständigt.
Die erhaltene Suspension wurde auf 25°C abgekühlt, das Präzi
pitat wurde abfiltriert und mit n-Butanol (2 × 10 ml) gewa
schen.
Das Iopamidol (19,3 g; 0,0248 Mol; 96,5% Ausbeute) wurde
erhalten, indem im Vakuum bei 60°C bis zur Gewichtskonstanz
getrocknet wurde; der Wassergehalt betrug 0,2%, der Restge
halt des Lösungsmittels n-Butanol betrug 80 ppm.
Eine Lösung aus Iopamidol (20 g; 0,0257 Mol) in Wasser (20
ml) wurde im Vakuum (70°C - 30 mmHg) zur Trockne eingedampft.
Zu diesem Rückstand, der noch Wasser enthielt (2,3%), wurde
sec.-Butanol (150 ml) zugegeben, und die heterogene Mischung,
welche weitergerührt wurde, wurde bis zum Rückfluß erhitzt
und 30 Minuten lang bei Rückflußtemperatur gehalten. Die
erhaltene Suspension wurde auf 25°C abgekühlt, das Präzipitat
wurde abfiltriert und mit sec.-Butanol (2 × 10 ml) gewaschen.
Das Iopamidol (19,4 g; 0,025 Mol; 97% Ausbeute) wurde erhal
ten, indem im Vakuum bei 70°C bis zur Gewichtskonstanz ge
trocknet wurde; der Wassergehalt betrug 0,2%, der Restgehalt
des Lösungsmittels n-Butanol betrug 1300 ppm.
Eine Mischung aus Iopamidol (20 g; 0,0257 Mol), Wasser (20
ml) und Isobutanol (150 ml) wurde bis zum Rückfluß erhitzt,
wobei Wasser (9 ml) abdestilliert wurde.
Während dieser Destillation begann Iopamidol auszufallen.
Eine Gesamtmenge von 47 g einer Mischung aus Isobuta
nol/Wasser (Wassergehalt = 18,3%) wurde abdestilliert.
Die erhaltene Suspension wurde auf 25°C abgekühlt, das Präzi
pitat wurde abfiltriert und mit Isobutanol (2 × 10 ml) ge
waschen.
Das Iopamidol (19,7 g; 0,0254 Mol; 98,5% Ausbeute) wurde
erhalten, indem im Vakuum bei 60°C bis zur Gewichtskonstanz
getrocknet wurde; der Wassergehalt betrug 0,17%, der Restge
halt des Lösungsmittels Isobutanol betrug 100 ppm.
Zu einer Lösung aus Iopamidol (20 g; 0,0257 Mol) in Wasser
(20 ml) wurde t-Butanol (150 ml) unter Rühren zugegeben; die
Temperatur wurde bei 70°C konstant gehalten.
Die Suspension wurde auf Rückflußtemperatur erhitzt, wobei 57
g einer Mischung aus t-Butanol/Wasser (Wassergehalt = 13,3%)
bei Normaldruck abdestilliert wurden. Während dieser Destil
lation begann das Iopamidol auszufallen. Die erhaltene Sus
pension wurde auf 25°C abgekühlt, das Präzipitat wurde abfil
triert und mit t-Butanol (2 × 10 ml) gewaschen.
Das Iopamidol (16 g; 0,0206 Mol; 80% Ausbeute) wurde erhal
ten, indem im Vakuum bei 60°C bis zur Gewichtskonstanz ge
trocknet wurde; der Wassergehalt betrug 0,25%, der Restgehalt
des Lösungsmittels t-Butanol betrug 150 ppm.
Zu einer wäßrigen Lösung (2500 l), welche Iopamidol (etwa 290
kg) enthielt, wurde Holzkohle (8 kg) zugegeben.
Nach 30minütigem Rühren und Abfiltrieren der Holzkohle wurde
die entstandene Lösung im Vakuum bis zu einer Endkonzentra
tion von 70 bis 75% (Gew./Gew.) aufkonzentriert.
Die konzentrierte Lösung wurde auf 85°C erhitzt; unter Kon
stanthaltung der Temperatur bei 80°C bis 85°C wurde sec.-
Butanol (1300 kg) zugegeben. Nach dem Ende der Zugabe wurde
die entstandene Suspension 30 Minuten lang bei 80-85°C gehal
ten und anschließend auf 25°C abgekühlt.
Nach 2stündigem Rühren bei 25°C und anschließendem Abfil
trieren wurde der feste Rückstand mit sec.-Butanol (190 kg)
gewaschen und im Vakuum bei 50-55°C getrocknet.
Es wurde reines Iopamidol (275 kg) erhalten.
Claims (12)
1. Verfahren zur Kristallisation von Iopamidol, dadurch ge
kennzeichnet, daß ein Lösungsmittel verwendet wird, welches
ausgewählt wird aus der Gruppe, bestehend aus n-Butanol,
sec.-Butanol, Isobutanol, t-Butanol und Mischungen davon.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
es die Kristallisation von festem rohen Iopamidol umfaßt.
3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch
gekennzeichnet, daß es die Behandlung einer wäßrigen Lösung
von Iopamidol mit dem in Anspruch 1 definierten Lösungsmittel
umfaßt.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß
die wäßrige Lösung des Iopamidols aus vorausgehenden Synthe
seschritten oder Reinigungsschritten des Produktes stammt.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 und 4, dadurch
gekennzeichnet, daß die Menge des Lösungsmittels, als Volu
men/Gewicht ausgedrückt, das 3- bis 20fache der Menge des in
der wäßrigen Lösung anwesenden Iopamidols darstellt.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch ge
kennzeichnet, daß die Mischung aus Wasser, Iopamidol und dem
Lösungsmittel zum Sieden erhitzt wird, um das anwesende Was
ser teilweise oder vollständig zu entfernen.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch
gekennzeichnet, daß ein drittes Lösungsmittel, welches in der
Lage ist, ein ternäres Azeotrop zu bilden, zur Mischung aus
Wasser, Iopamidol und dem Lösungsmittel nach Anspruch 1 zu
gegeben wird.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß
das zur Bildung eines ternären Azeotrops fähige dritte Lö
sungsmittel Toluol ist.
9. Verwendung eines Lösungsmittels, welches ausgewählt wird
aus der Gruppe, bestehend aus n-Butanol, sec.-Butanol, Isobu
tanol, t-Butanol und Mischungen davon, zur Kristallisation
des Iopamidols.
10. Verwendung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß
das erhaltene Iopamidol Eigenschaften aufweist, die den An
forderungen des Arzneimittelbuchs entsprechen.
11. Kristallines, unter Verwendung des in Anspruch 9 defi
nierten Lösungsmittels erhaltenes Iopamidol, welches Eigen
schaften aufweist, die den Anforderungen des Arzneimittel
buchs entsprechen.
12. Nicht-ionisches, Iopamidol enthaltendes Kontrastmittel,
dadurch gekennzeichnet, daß es unter Verwendung kristallinen
Iopamidols nach Anspruch 11 hergestellt wird.
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