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Gebiet der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein neues Verfahren zur Herstellung
von Pantoprazol, nämlich 5-(Difluormethoxy)-2-[[3,4-dimethoxy-2-pyridinyl)methyl]sulfinyl]-1H-benzimidazol, und
seinen pharmazeutisch verträglichen
Salzen.
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Stand der Technik
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Pantoprazol,
ein in der Therapie zur Behandlung eines Magengeschwürs verwendeter
Inhibitor der Magensäure-Sekretion
wird in der
EP 166287 beeschrieben.
Pantoprazol gehört
zu der so genannten Klasse der Anti-Ulcus-Prazole. Die Hauptschritte zur
Herstellung dieser Verbindungen sind die Reaktion von einem Mercaptoimidazol-Zwischenprodukt mit
einem Picolin-Zwischenprodukt und die Oxidation der entstehenden
Thioetherverbindung (-S-), um die entsprechende Sulfinylverbindung
(-SO-) zu erhalten. Insbesondere lehrt beispielsweise die
US 5,391,752 diese Oxidation
mit Magnesiummonoperoxyphthalat durchzuführen. Die
US 6,303,787 nennt unter den möglichen
Oxidationsmitteln Metachlorperbenzoesäure, Wasserstoffperoxid in
Anwesenheit eines Katalysators, wie Ammoniummolybdat und Vanadiumpentoxid
und Harnstoff-Wasserstoffperoxid-Komplexe.
US 5,948,789 lehrt die Verwendung von
Hydroperoxiden, wie tert.-Butylhydroperoxid und Cumolhydroperoxid.
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Die
bis heute beschriebenen Verfahren zur Herstellung von Pantoprazol
leiden jedenfalls an einigen Nachteilen und es besteht der Bedarf
nach einem sichereren, weniger kostenintensiven und effizienteren
synthetischen Verfahren, das gleichzeitig Pantoprazol in einer ausreichend
reinen Form liefert, um die behördlichen
Anforderungen zu erfüllen,
während
Nebenprodukte entstehen, die leicht, mit geringen Kosten und ohne
Umweltschäden
entfernt werden.
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Die
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein neues, vorteilhafteres,
alternatives Verfahren zur Herstellung von Pantoprazol zur Verfügung zu stellen,
das dieses Produkt in hochreiner Form über einen synthetischen Weg
liefert, der einfach, ökonomisch
und leicht durchzuführen
ist.
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Ausführliche Offenbarung der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von
Pantoprazol der Formel (I)
und seiner pharmazeutisch
verträglichen
Salze, wobei das Verfahren umfasst:
- a) die
Reaktion zwischen einer Verbindung der Formel (II) oder einem ihrer
Salze, worin jedes X und Z, die
gleich oder unterschiedlich sein können, eine abgehende Gruppe
ist, mit einer Verbindung der Formel (III), um eine Thioetherverbindung
der Formel (IV) zu erhalten; worin Z wie oben genannt
definiert ist;
- b) die Oxidation einer Verbindung der Formel (IV) mit ε-Phthalimidoperhexansäure, um
eine Sulfinylverbindung der Formel (V) zu erhalten, worin Z wie oben genannt
definiert ist; und
- c) die Methoxylierung einer Verbindung (V), um eine Verbindung
der Formel (I) zu erhalten;
und wahlweise die Salzbildung,
um ein pharmazeutisch verträgliches
Salz der Verbindung zu erhalten.
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Bevorzugte
Pantoprazolsalze, die mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens erhalten werden können, sind
die Salze mit den in pharmazeutischen Verfahren verwendeten anorganischen
oder organischen Basen, wie die Natrium-, Kalium-, Calcium-, Magnesium-
und Aluminiumsalze, sowohl wasserfrei als auch wasserhaltig, insbesondere
das wasserhaltige Natriumsalz, vorzugsweise das Sesquihydrat.
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Ein
Salz einer Verbindung der Formel (II) ist beispielsweise ein Salz
mit Salz-, Bromwasserstoff-, Essig-, Salpeter-, Schwefel- oder Phosphorsäure, vorzugsweise
Salzsäure.
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Die
abgehende Gruppe Z oder X ist beispielsweise ein Halogenatom, insbesondere
Chlor, oder eine Hydroxylgruppe, die durch Veresterung, beispielsweise
durch eine Alkansulfonatgruppe, üblicherweise
das Mesylat, oder eine Arylsulfonatgruppe, üblicherweise das Tosylat, oder
eine Perfluoralkansulfonatgruppe, beispielsweise Trifluormethansulfonat
und Nonafluorbutansulfonat, aktiviert wurde.
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Die
Verbindungen der Formeln (II) und (III) sind entweder bekannt, beispielsweise
durch
WO 02/28852 , oder
können
mittels bekannter Verfahren erhalten werden.
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Die
Reaktion zwischen einer Verbindung der Formel (II) oder eines ihrer
Salze und einer Verbindung der Formel (III) wird in einem organischen
Lösungsmittel
oder in Mischungen von organischen Lösungsmitteln durchgeführt. Beispiele
für diese
Lösungsmittel
sind aliphatische Chloride, insbesondere Methylenchlorid, Chloroform,
Tetrachlorkohlenstoff, Trichlorethan, Tetrachlorethylen, vorzugsweise
Methylenchlorid; aromatische Chloride, insbesondere Chlorbenzol
und ortho-Dichlorbenzol, wobei letzteres bevorzugt wird; aliphatische
und aromatische Kohlenwasserstoffe, insbesondere Pentan, Hexan,
Cyclohexan, Benzol, ortho-, meta- und para-Xylol und Toluol, wobei
letzteres bevorzugt wird, oder ihre Mischungen mit C1-C4-Alkanolen,
vorzugsweise Mischungen von Toluol und Methanol; Carbonsäureester,
insbesondere Methyl-, Ethyl-, Propyl-, Isopropyl-, Butyl- und Isobutylacetate,
vorzugsweise Ethylacetat; Alkylcarbonate, wie Dimethylcarbonat;
Alkyl- und Cycloalkylketone, beispielsweise Aceton, Methylethylketon,
Methylisobutylketon und Cyclohexanon. Besonders bevorzugt werden
aliphatische und aromatische Kohlenwasserstofflösungsmittel, wie Pentan, Hexan,
Cyclohexan, Benzol und Toluol oder ihre Mischungen mit C1-C4-Alkanolen, vorzugsweise
Mischungen von Toluol und Methanol. Die Reaktion wird vorzugsweise
in Anwesenheit eines alkalischen Mittels, beispielsweise eines Alkalimetallalkoxids oder
-hydroxids, wie Natrium- oder Kalium-, insbesondere Natriummethoxid
durchgeführt.
Die Menge des alkalischen Mittels hängt davon ab, ob die Verbindung
der Formel (II) in der freien oder in der Salz-Form verwendet wird.
Die Verbindung der Formel (II) wird vorzugsweise in der Salz-Form
verwendet und die Menge des alkalischen Mittels reicht circa von
2,0 bis 2,5 Mol pro Mol der Verbindung der Formel (III), vorzugsweise
um 2,0. Die Reaktionstemperatur reicht von ungefähr 0 °C bis zur Rück flusstemperatur des Lösungsmittels,
vorzugsweise von circa 15 bis 40 °C.
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Die
Oxidation der Thioetherverbindung der Formel (IV) wird durch Zugabe
von wahlweise in einem organischen Lösungsmittel dispergierter ε-Phthalimidoperhexansäure zu der
Reaktionsmischung durchgeführt.
Die Menge von ε-Phthalimidoperhexansäure reicht üblicherweise
von circa 0,8 bis 1,5 Äquivalenten,
vorzugsweise von 0,9 bis 1,1 Äquivalenten
pro Äquivalent
der Thioetherverbindung der Formel (IV). Die Reaktionszeit reicht üblicherweise von
ungefähr
0,5 Stunden bis ungefähr
3 Stunden, vorzugsweise von ungefähr 1 Stunde bis 2 Stunden. Die
Reaktionstemperatur bewegt sich circa zwischen –20 °C und der Rückflusstemperatur des Lösungsmittels,
vorzugsweise zwischen 0 und 40 °C.
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Das
organische Lösungsmittel
in dem die ε-Phthalimidoperhexansäure dispergiert
ist, kann ein organisches entweder wassermischbares oder nicht wassermischbares
Lösungsmittel
sein. Beispiele für dieses
Lösungsmittel
sind aliphatische Chloride, insbesondere Methylenchlorid, Chloroform,
Tetrachlorkohlenstoff, Trichlorethan, Tetrachlorethylen, vorzugsweise
Methylenchlorid; aromatische Chloride, insbesondere Chlorbenzol
und ortho-Dichlorbenzol, wobei letzteres bevorzugt wird; aromatische
Kohlenwasserstoffe, insbesondere Benzol, ortho-, meta- und para-Xylol
und Toluol, wobei letzteres bevorzugt wird; Carbonsäureester,
insbesondere Methyl-, Ethyl-, Propyl-, Isopropyl-, Butyl- und Isobutylacetate, vorzugsweise
Ethylacetat; und Alkylcarbonate, wie Dimethylcarbonat; C1-C5-Alkanole, wie
Methanol, Ethanol, Propanol, Isopropanol, n-Butanol, sec-Butanol und tert-Butanol,
insbesondere Isopropanol; Al kyl- und Cycloalkylketone, beispielsweise
Aceton, Methylethylketon, Methylisobutylketon und Cyclohexanon.
Besonders bevorzugte Lösungsmittel
sind aliphatische oder aromatische Kohlenwasserstoffe, wie Pentan,
Hexan, Cyclohexan, Benzol, Toluol oder ihre Mischungen, insbesondere
Toluol.
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Die
Methoxylierung der Sulfinylverbindung der Formel (V) wird in Anwesenheit
eines Alkalimetallmethoxids, beispielsweise Natrium- oder Kaliummethoxid,
in einem organischen Lösungsmittel, üblicherweise
Methanol durchgeführt.
Die Konzentration des Methoxids in dieser Lösung beträgt circa 20–40 % vorzugsweise 30 %. Die
Reaktion wird bei einer Temperatur durchgeführt, die vorzugsweise von Raumtemperatur
bis zur Rückflusstemperatur
der Reaktionsmischung reicht.
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Die
entstandene Verbindung der Formel (I) wird in einer wässrigen
Alkaliphase extrahiert und durch Einstellen des pH-Wertes der Lösung auf
ungefähr
9 bei Raumtemperatur ausgefällt,
wobei Pantoprazol erhalten wird, das anschließend gewaschen wird. Alternativ
wird das in der wässrigen
Lösung
vorhandene Pantoprazolsalz mit einem geeigneten organischen Lösungsmittel,
beispielsweise einem Keton, insbesondere Methylethylketon, Methylisobutylketon
oder Cyclohexanon, vorzugsweise Methylisobutylketon, extrahiert.
Das Salz des Pantoprazols kann dann aus dem Extraktionslösungsmittel
direkt oder aus einem geeigneten, im Stand der Technik bekannten
organischen Lösungsmittel
kristallisiert werden. Pantoprazol kann gegebenenfalls gemäß den bekannten
Verfahren weiteren Aufreinigungen unterzogen werden, beispielsweise
mittels Kristallisation aus einem oder mehreren organischen Lösungsmitteln.
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Die
optionale Überführung von
Pantoprazol in sein pharmazeutisch verträgliches Salz kann gemäß den bekannten
Verfahren durchgeführt
werden.
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Das
erfindungsgemäße Verfahren
zur Herstellung von Pantoprazol besitzt verglichen mit den bekannten
Verfahren eine Anzahl von Vorteilen. Beispielsweise können mindestens
zwei der drei synthetischen Hauptschritte in demselben Reaktionsgefäß und in
demselben Lösungsmittel
durchgeführt
werden, ohne die Notwendigkeit das Zwischenprodukt der Formel (IV)
zu isolieren und aufzureinigen. Dies beschleunigt die Synthese und
reduziert daher die Produktionskosten.
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Gemäß eines
bevorzugten Aspekts der Erfindung werden die Schritte a) und b)
des Verfahrens in demselben Lösungsmittel,
vorzugsweise Toluol oder Mischungen davon mit Methanol, und in demselben
Reaktionsgefäß durchgeführt.
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ε-Phthalimidoperhexansäure ist
ein kommerziell erhältliches
Produkt, das stabil, ein Feststoff und preisgünstig ist und für die Herstellung
von kosmetischen Rezepturen und sowohl für Haushalts- als auch Industriedetergentien
verwendet wird. ε-Phthalimidoperhexansäure, die
als das Reagenz in der Oxidation des Thioetherzwischenprodukts der
Formel (IV) verwendet wird, ist einfach und sicher zu handhaben
und ihre Verwendung in einem industriellen Maßstab erfordert weder besondere
Anlagen noch Sicherheitsvorrichtungen und -verfahren. Ferner sind ε-Phthalimidoperhexansäure und
ihr Reduktionsprodukt ε-Phthalimidohexansäure umweltfreundlich
und können
daher vorteilhafterweise in einem großen Maßstab verwendet werden. Weiterhin wurde
gefunden, dass die erfindungsgemäße Verwendung
von ε-Phthalimidoperhexansäure als
Oxidationsmittel ermöglicht,
die Kinetik der Oxidationsreaktion vorherzusagen und zu kontrollieren,
wobei die Bildung von Nebenprodukten mit einem anderen Oxidationsgrad,
wie N-Oxide und/oder Sulfonyl-(-SO2-)Derivate und/oder gefährliche
Anreicherungen des Oxidationsmittels verhindert werden. Umgekehrt
erfolgen solche Anreicherungen mit anderen bekannten Oxidationsmitteln,
beispielsweise mit einer wässrigen
Peressigsäure/Wasserstoffperoxid/Essigsäure-Lösung, die
ungefähr
15 % aktiven Sauerstoff enthält.
Daher kann die Oxidationsreaktion ohne besondere Risiken einfach
in einem großen Maßstab durchgeführt werden.
Des Weiteren ermöglichen
die chemisch-physikalischen Eigenschaften des reduzierten Nebenproduktes, ε-Phthalimidohexansäure, das
entstehende Pantoprazol in hochreiner Form einfach zu erhalten,
ohne die Notwendigkeit von mühsamen
und kostenintensiven Aufreinigungsverfahren. Vielmehr ist ε-Phthalimi-dohexansäure in wässriger
Alkalilösung
löslich,
wobei das alkalische Mittel beispielsweise aus einem Alkali- oder Erdalkalihydroxid, üblicherweise
Natrium- oder Kaliumhydroxid, Ammoniumhydroxid oder Monomethylamin
ausgewählt
ist. Daher kann ε-Phthalimidohexansäure aus
der Reaktionsmischung einfach mittels Waschen mit einer wässrigen
Alkalilösung
entfernt werden, wenn die Oxidationsreaktion in einem apolaren, aprotischen,
organischen Lösungsmittel,
wie oben genannt, durchgeführt
wird, das nicht wassermischbar ist.
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Die
folgenden Beispiele erläutern
die Erfindung
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Beispiel 1: Synthese von 2-Chlormethyl-3-methoxy-4-chlorpyridin
(II)
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Ein
1000 ml fassender Rundhalskolben wird mit 67 g (0,319 mol) 2-Hydroxymethyl-3-methoxy-4-chlorpyridinhydrochlorid
und 469 ml Toluol befüllt.
73 g (0,606 mol) Thionylchlorid werden dann unter Rühren und
bei einer Innentemperatur von ungefähr 15–25 °C zugetropft. Nach Abschluss
der Zugabe wird die Mischung mit 35 ml Toluol gewaschen, wobei die
Suspension bei dieser Temperatur für wenigstens 1 Stunde gehalten
wird. Nach Abschluss der Reaktion werden circa 200 ml des Lösungsmittels
unter Vakuum abdestilliert. Die Suspension, die 2-Chlormethyl-3-methoxy-4-chlorpyridin enthält, wird dann
dem folgenden Schritt unterzogen.
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Beispiel 2: Synthese von (5-Difluormethoxy)-2-[(4-chlor-3-methoxy-2-pyridinyl)methyl]thio-1H-benzimidazol
(IV)
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Die
2-Chlormethyl-3-methoxy-4-chlorpyridin enthaltende Suspension, die
gemäß des Verfahrens des
Beispiels 1 erhalten wurde, wird bei ungefähr 15–25 °C mit 219 ml Methanol bis zur
vollständigen Lösung verdünnt. 58
g (0,319 mol) NaOCH3 (30 %-ige w/w Lösung) werden
in die Lösung
getropft, wobei die Innentemperatur unter 25 °C gehalten wird, und schließlich mit
10 ml Methanol gewaschen. Die Mischung wird bei circa 15–25 °C für 1 Stunde
gehalten, dann werden 76 g (0,351 mol) 5-Difluormethoxy-2-mercaptobenzimidazol
unter Rühren
für 30
Minuten zugegeben. 63 g (0,351 mol) NaOCH3 (30 %-ige
w/w Lösung)
werden dann tropfenweise zugegeben, wobei die In nentemperatur bei
circa 20 – 35 °C gehalten
wird. Nach Abschluss der Zugabe wird die Mischung mit 10 ml Methanol
gewaschen. Die entstehende Suspension wird für ungefähr 1 Stunde bei 15–25 °C gehalten.
Nach Abschluss der Reaktion wird eine Lösung von 197 ml Wasser und
19 ml (0,191 mol) 30 %-iger NaOH tropfenweise zugegeben, wobei eine
Suspension erhalten wird, die unter Rühren für circa 30 Minuten gehalten
wird und mittels Abdestillation von 410 ml des Lösungsmittels aufkonzentriert
wird, wobei eine Innentemperatur von 87 °C erreicht wird. Anschließend werden
131 ml Wasser tropfenweise zugegeben, gefolgt von 119 ml Toluol bei
einer Temperatur unter 80 °C.
Die Mischung wird für
30 Minuten unter Rückfluss
gekocht, um eine Lösung
zu erhalten, aus der das Produkt unter langsamen Abkühlen kristallisiert.
Alternativ wird die organische Phase abgetrennt und dem anschließenden Schritt
unterzogen. Sobald die Kristallisation des Zwischenprodukts (IV)
durchgeführt
ist, wird dieses nach dem Abkühlen
für eine
Stunde auf ungefähr
15–25 °C mittels
Filtration abgetrennt und zweimal im Filter, zuerst mit 120 ml Toluol,
dann mit Wasser, bis zur Neutralität des pHs und der Abwesenheit
von Chloriden gewaschen. Es werden 155 g des nassen Produkts erhalten,
das unter Vakuum getrocknet wird, um 98,1 g des trockenen Produkts
zu erhalten (Ausbeute = 82,8 %).
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Beispiel 3: Synthese von 5-(Difluormethoxy)-2-[[(4-chlor-3-methoxy-2-pyridinyl)methyl]sulfinyl]-1H-benzimidazol
(V)
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50
g (5-Difluormethoxy)-2-[(4-chlor-3-methoxy-2-pyridinyl)methyl]thio-1H-benzimidazol
und 150 ml Isopropylalkohol werden in einen 1000 ml fassenden Rundhalskolben
ge geben. Eine Lösung
von ε-Phthalimidoperhexansäure (70
% w/w; 50,64 g) in Isopropylalkohol (150 ml) von ungefähr 40 °C wird über 45 bis
90 Minuten in die Suspension getropft, die bei 20 °C ± 5°C gehalten
wird. Nach Abschluss der Zugabe wird die Mischung spontan auf Raumtemperatur
abkühlen
gelassen, wobei diese Bedingungen für ungefähr 5 Stunden gehalten werden.
Anschließend
werden 225 ml Wasser zugegeben und die Mischung wird für 24 bis
48 Stunden bei Raumtemperatur gerührt, dann bei circa 20 ± 5 °C filtriert, mit
einer 1/1 v/v Isopropanol/Wasser-Mischung gewaschen. Die Reaktionsmischung
wird dann in einem belüfteten
Trockner bei Raumtemperatur getrocknet, um 44 g (5-Difluormethoxy)-2-[(4-chlor-3-methoxy-2-pyridinyl)methyl]sulfinyl-1H-benzimidazol
als einen weißen
Feststoff zu erhalten (molare Ausbeute zum Sulfid = 84,4 %).
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Beispiel
4: Synthese von 5-(Difluormethoxy)-2-[[(4-chlor-3-methoxy-2-pyridinyl)methyl]sulfinyl]-1H-benzimidazol
(V) ohne Isolierung des Zwischenprodukts der Formel (IV)
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Die
wie in Beispiel 2 beschrieben hergestellte Toluol-Lösung wird
mit ungefähr
1000 ml Toluol verdünnt
und auf circa 55°C
erhitzt. Eine Lösung
von ε-Phthalimidoperhexansäure (70
% w/w; 122 g) in Toluol (1150 ml) wird dann innerhalb von 1 Stunde
zugegeben. Nach Abschluss der Reaktion wird das Lösungsmittel
mittels Destillation unter Vakuum verdampft und der heiße Rest
wird mit Isopropanol (700 ml) und Wasser (520 ml) aufgenommen. Die
Mischung wird auf Raumtemperatur abgekühlt und für 24 bis 48 Stunden gerührt, dann
bei circa 20 ± 5 °C abfiltriert
und mit einer 1/1 v/v Isopropanol/Wasser-Mischung gewaschen. Die
Reaktionsmischung wird dann in einem belüfteten, festste henden Trockner
beim Raumtemperatur getrocknet, um 95 g (5-Difluormethoxy)-2-[(4-chlor-3-methoxy-2-pyridinyl)methyl]sulfinyl-1H-benzimidazol
als einen weißen Feststoff
zu erhalten.
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Beispiel 5: Synthese von 5-(Difluormethoxy)-2-[[(3,4-ofmethoxy-2-pyridinyl)methyl]sulfinyl]-1H-benzimidazol-Natriumsalz, Sesquihydrat
(I)
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Ein
3000 ml fassender Rundhalskolben wird mit 464 g (2,58 mol) einer
30%-igen Lösung
von Natriummethoxid in Methanol gefüllt und bei 50°C erhitzt.
Dann werden 200 g (0,516 mol) 5-(Difluormethoxy)-2-[[(4-chlor-3-methoxy-2-pyridinyl)methyl]sulfinyl]-1H-benzimidazol
portionsweise zugegeben, während
unter Rückfluss
gekocht wird, um die Reaktion zu vervollständigen. Die Reaktionsmischung wird
auf 35 °C
abgekühlt
und mit 700 ml deionisiertem H2O und 2000
ml Toluol portionsweise versetzt. Das Methanol wird vollständig mittels
azeotroper Destillation unter reduziertem Druck (ungefähr 50 mm Hg)
entfernt ohne 35 °C
zu übersteigen.
Deionisiertes H2O wird dann bei 50 °C bis zur
vollständigen
Lösung
zugegeben und das Pantoprazolnatriumsalz wird durch Zugabe von 850
ml Methylethylketon und dann mittels Abtrennen der verbrauchten,
wässrigen Phase
extrahiert. Die organische Phase wird teilweise aufkonzentriert
und auf 20 °C
gekühlt;
das kristallisierte Produkt wird gefiltert und mit 200 ml Methylethylketon
und 200 ml Aceton gewaschen. 185 g des nassen Produkts werden erhalten
(entsprechend zu 148 g trockenem Produkt-Ausbeute = 70,8 %). Das entstehende
Pantoprazolnatriumsesquihydrat kann mittels bekannter Verfahren
weiter aufgereinigt werden.