DE60219800T2

DE60219800T2 - Verfahren zur herstellung von cilastatin

Info

Publication number: DE60219800T2
Application number: DE60219800T
Authority: DE
Inventors: Yatendra 122001 Gurgaon KUMAR; Om Dutt 122001 Gurgaon TYAGI; Tushar Kumar 226020 Aliganj SRIVASTAVA; Anand 230128 Pratap Garh PANDEY
Original assignee: Ranbaxy Laboratories Ltd
Current assignee: Ranbaxy Laboratories Ltd
Priority date: 2001-08-24
Filing date: 2002-08-23
Publication date: 2008-01-17
Anticipated expiration: 2022-08-24
Also published as: ATE360610T1; WO2003018544A1; CA2458505A1; SI1423360T1; EP1423360A1; CN1592737A; DE60219800D1; AR052751A1; EP1423360B1; ZA200402006B; JP2005525996A; IN192179B; US20050119346A1; BR0212390A; ES2282448T3; RU2004108465A

Description

Technisches Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein wirkungsvolles und gewerblich vorteilhaftes Verfahren für die Herstellung von reinem Cilastatin.
Technischer Hintergrund der Erfindung
Cilastatin besitzt die Eigenschaft, die mit der Anwendung von β-Laktamantibiotika, wie Imipenem, verbundene Nephrotoxizität zu verhindern. Chemisch ist Cilastatin [R-{R*,S-(Z)}]-7-[(2-Amino-2-carboxyethyl)thio]-2-[(2,2-dimethylcyclopropyl)carbonyl]amino-2-heptensäure und hat die Strukturformel
Formel I
Es ist ein renaler Dehydropeptidaseinhibitor und wird als Natriumsalz gemeinsam mit Ipinimem verabreicht, um dessen renalen Metabolismus zu verhindern. Die Kombination Ipinimem/Cilastatin wird als wirkungsvoller antibakterieller Arzneistoff mit breitem Spektrum verwendet.
Cilastatin wurde zuerst im US 5,147,868 offenbart und wurde in einer mehrstufigen Synthese hergestellt, wobei Cy steinhydrochlorid mit der Heptensäure der Formel II, wobei X Chlor oder Brom ist, in Gegenwart von Natriumhydroxid in wässrigem Medium kondensiert wurde.
Formel II
Das so erhaltene Cilastatin enthält das entsprechende unerwünschte E-Isomer in Mengen von 6 bis 10%, bestimmt durch HPLC. Ein Verfahren zur Isomerisierung des E-Isomers zum Cilastatin durch Erhitzen der Mischung bei pH 3 wird ebenfalls offenbart. Wir haben jedoch beobachtet, dass der Isomerisierungsprozess infolge des Abbaus von Cilastatin zur Bildung von Verunreinigungen im Bereich von 5 bis 8% führt, wodurch das durch dieses Verfahren erzeugte Produkt für den Verbrauch durch den Menschen ungeeignet wird.
US 5,147,868 lehrt auch ein Verfahren zur Isolierung von Cilastatin aus dem Reaktionsgemisch mit zwei Reinigungsstufen, nämlich Chromatographie mit einem Kationenaustauscher, gefolgt von einer Lösemittel-Reinigung mit Ethanol und Diethylether. Die Ionenaustausch-Chromatographie entfernt anorganische Salze wie Natriumchlorid, die anders schwer zu entfernen wären, weil Cilastatin selbst auch wasserlöslich ist.
Unsere Versuche, reines Cilastatin zu isolieren, indem wir das in diesem Patent dargestellte Verfahren verfolgten, waren jedoch nicht erfolgreich. Beim Eluieren des Kationenaustauschers mit Ammoniaklösung konnten wir Cilastatin nur als Ammoniumsalz und nicht als freie Säure erhalten. Die Herstellung der freien Säure durch Anwendung einer Säure wie Salzsäure hatte die Bildung anorganischer Ammoniumsalze, wie Ammoniumchlorid, zur Folge, wodurch der eigentliche Zweck der Anwendung des Kationenaustauschers vereitelt wurde.
J. Med. Chem. 1987; 30:1083 offenbart ein Verfahren für die Herstellung von Cilastatin, umfassend die Kondensation von Cystein mit der Halo-Heptensäure der Formel II in flüssigem Ammoniak mit Natriummetall, und die sich ergebende Mischung wird mit Methyljodid in Methanol isomerisiert, um Cilastatin zu erhalten. Cilastatin wird zum Entfernen der anorganischen Salze durch Verwendung eines Kationenaustauschers, gefolgt von Behandlung mit einem Anionenaustauscher, isoliert.
Dieses Verfahren ist jedoch für den industriellen Maßstab nicht geeignet, weil es die Verwendung von Natriummetall und flüssigem Ammoniak einschließt, die sehr gefährlich sind, und auch die Verwendung von Methyljodid für die Isomerisierung umfasst, welches teuer ist und besondere Lagerbedingungen erfordert. Außerdem erfordert die Beladung der Ionenaustauschersäule einen wiederholten Umlauf der Cilastatinlösung. Auch wirkt die Ionenaustauschersäule nach dem Prinzip der Ionenbindung/Säure-Base-Reaktion. Da eine solche Reaktion exotherm ist, verursacht sie einen beträchtlichen Abbau des Cilastatins. Die Anwendung einer zweistufigen Ionenaustauschchromatographie ist mühsam, langwierig und im industriellen Maßstab nicht praktikabel.
Mit Blick auf die genannten Nachteile der Verfahren im Stand der Technik besteht ein Bedürfnis für die Entwicklung eines einfachen, bequemen und wirksamen Verfahrens für die Herstellung von reinen Cilastatin, das im industriellen Maßstab leicht zu betreiben ist.
Zusammenfassung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung stellt ein Verfahren für die Reinigung von Cilastatin unter Anwendung eines nichtionischen adsorbierenden Kunstharzes bereit. Das Verfahren erfordert zur Herstellung des reinen Produkts eine einzige Reinigung mit einer chromatographischen Technik. Die Beladung des nichtionischen absorbierenden Harzes mit rohem Cilastatin wird erreicht, indem die Lösung nur einmal durch das Harz geführt wird. Da keine Säure-Base-Reaktion stattfindet, beobachtet man keinen Abbau des Produkts. Die vorliegende Erfindung erfüllt also das Bedürfnis nach einem Verfahren, das im industriellen Maßstab leicht zu betreiben ist.
Demnach stellt die vorliegende Erfindung ein Verfahren für die Reinigung von Cilastatin bereit, welches das Inkontaktbringen einer Lösung rohen Cilastatins mit einem nichtionischen adsorbierenden Kunstharz und das Zurückgewinnen reinen Cilastatins aus einer Lösung davon umfasst.
In der erfindungsgemäßen Bedeutung umfasst der Begriff "rohes Cilastatin" solches Cilastatin, das Verunreinigungen enthält, die anorganische Salze wie Natriumchlorid, Natriumbromid und dergleichen, oder organische Verunreinigungen, die sich beim Abbau des Cilastatins gebildet haben können, oder bei der Synthese gebildete Nebenprodukte, oder nicht umgesetzte Zwischenprodukte der mehrstufigen Synthese für die Herstellung von Cilastatin sein können.
Die Lösung von rohem Cilastatin kann durch Auflösen des rohen Cilastatins in einem geeigneten Lösungsmittel oder unmittelbar aus dem Reaktionsgemisch für die Herstellung von Cilastatin, das bereits gelöstes rohes Cilastatin enthält, erhalten werden. Der Begriff "geeignete Lösungsmittel", wie er hier benutzt wird, umfasst Wasser, organische Lösungsmittel und Mischungen davon. Die organischen Lösungsmittel umfassen Methanol, Ethanol, Acetonitril, Azeton und dergleichen. Das rohe Cilastatin kann nach irgendeinem im Stand der Technik mitgeteilten Verfahren hergestellt werden.
Jedes im Handel erhältliche nichtionische adsorbierende Kunstharz, an dessen Oberfläche Cilastatin adsorbiert wird, kann verwendet werden. Insbesondere können nichtionische makroporöse wasserunlösliche Polymere wie Polyacrylate oder Copolymere aus Styrol und Polyvinylbenzol verwendet werden. Ein bevorzugtes adsorbierendes Kunstharz ist ein Copolymer aus Styrol, vernetzt mit Divinylbenzol.
In der erfindungsgemäßen Bedeutung bezieht sich der Begriff "reines Cilastatin" auf Cilastatin mit einer Reinheit von 98% oder mehr (HPLC).
Ein typisches Verfahren für die Reinigung von Cilastatin umfasst das Auftragen einer Lösung von rohem Cilastatin auf eine Säule eines nichtionischen adsorbierenden Kunstharzes und das Waschen der Säule mit entsalztem Wasser, bis keine Halogenidionen mehr nachweisbar sind. Das Kunstharz wird dann mit einem organischen oder wässrig-organischen Lösungsmittel eluiert und das reine Cilastatin wird aus dem Eluat nach Bedarf durch allgemeine bekannte Verfahren wie Konzentration, Fällung oder Rekristallisation isoliert.
Nach einer anderen Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung stellt diese ein Verfahren für die Isomerisierung des E-Isomers in Cilastatin dar. Das Verfahren umfasst das Erhitzen einer Lösung von Cilastatin, die das entsprechende unerwünschte E-Isomer enthält, bei einem pH von etwa 0,5 bis 1,5. Wir haben beobachtet, das nach diesem Verfahren erhaltenes Cilastatin die Bildung von Abbauprodukten weitgehend reduziert.
Die das entsprechende E-Isomer enthaltende Lösung von Cilastatin wird vorzugsweise unmittelbar aus dem Reaktionsgemisch für die Herstellung von Cilastatin erhalten. Cilastatin kann nach jedem der im Stand der Technik bekannten Mehrstufenprozesse hergestellt werden.
Die Isomerisierung wird bevorzugt bei 85-95°C durchgeführt. Der pH wird auf 0,5 bis 1,5, mehr bevorzugt auf 0,5 bis 1, meist bevorzugt auf etwa 0,5, eingestellt. Zum Einstellen des pH der Lösung kann jede Säure benutzt werden. Bevorzugt wird Salzsäure verwendet.
In einer bevorzugten erfindungsgemäßen Ausführungsform werden beide Ausgestaltungen der Erfindung kombiniert, das heißt nach dem Isomerisierungprozess folgt der Reinigungsprozess zur Gewinnung des reinen Cilastatins.
Eingehende Beschreibung der Erfindung
Im folgenden Abschnitt werden bevorzugte Ausführungsformen an Hand von Beispielen beschrieben, um das erfindungsgemäße Verfahren zu veranschaulichen. Diese sollen jedoch keineswegs den Bereich der vorliegenden Erfindung begrenzen.
Beispiel 1
Herstellung von Cilastatin
Cysteinhydrochloridmonohydrat (166,3 g) wurde in Wasser (1,2 l) gelöst. Zu dieser Lösung wurde wässriges Natriumhydroxid (113,7 g in 400 ml Wasser) und das Natriumsalz der 7-Chlor-2-[(1S)-(2,2-dimethylcyclopropan)carboxamido]-2-heptensäure (200 g) zugefügt. Das Reaktionsgemisch wurde bei Zimmertemperatur gerührt. Das entsprechende E-Isomer (5% nach HPLC) wurde durch 30 min Erhitzen des Reaktionsgemischs auf 85-90°C nach Einstellen des pH mit konzentrierter Salzsäure auf 0,5 zu Cilastatin isomerisiert.
Reinigung von Cilastatin
Das wie oben erhalten Reaktionsgemisch wurde auf eine mit Kunstharz Dialon HP-20 als Adsorbens gepackte Säule aufgetragen. Die Säule wurde mit Wasser gewaschen, um Natriumchlorid zu entfernen, und das Produkt wurde mit wässrigem Methanol eluiert. Die das reine Produkt enthaltenden Fraktionen wurden vereinigt und eingeengt und ergaben reines Cilastatin (160 g; Reinheit: 99% nach HPLC).
Beispiel 2
Ethyl-7-Chlor-2-oxo-heptenat (25 g), (S)-2,2-dimethylcyclopropancarboxamid (13,68 g) und p-Toluolsulfosäure (0,125 g) wurden in Toluol am Rückfluss gekocht, wobei eine Dean-Stark-Falle zum azeotropen Entfernen des Wassers aus dem Reaktionsgemisch verwendet wurde. Nachdem die Kondensation abgeschlossen war, wurde das Reaktionsgemisch mit verdünnter Salzsäure und wässrigem Natriumbisulfit gewaschen, um nicht umgesetztes (S)-2,2-dimethylcyclopropancarboxamid bzw. Ethyl-7-Chlor-2-oxo-heptenat zu entfernen. Die organische Lösung wurde dann unter vermindertem Druck eingeengt, um das Toluol zurückzugewinnen. Der resultierende ölige Ester der 7-Chlor-2-[(1S)-(2,2-dimethylcyclopropan)carboxamido]-2-heptensäure wurde mit wässrigem Natriumhydroxid in Gegenwart von denaturiertem Alkohol bei Raumtemperatur verseift. Nach der Verseifung wurde das Reaktionsgemisch unter vermindertem Druck auf die Hälfte seines Volumens eingeengt und mit Toluol gewaschen. Zur oben genannten wässrigen Schicht wurden Cysteinhydrochloridmonohydrat (29,7 g) und wässrige Natriumhydroxidlösung zugefügt. Das Reaktionsgemisch wurde bei Raumtemperatur gerührt, bis die vollständige Umwandlung der 7-Chlor-2-[(1S)-(2,2- dimethylcyclopropan)carboxamido]-2-heptensäure in das Produkt erreicht wurde. Durch Erhitzen des Reaktionsgemischs auf 85 bis 90°C nach Einstellen des pH auf 0,5 mit konzentrierter Salzsäure wurde das entsprechende E-Isomer zu Cilastatin isomerisiert.
Reinigung von Cilastatin
Das oben erhaltene Reaktionsgemisch wurde auf eine mit Kunstharz Dialon HP-20 als Adsorbens gepackte Säule aufgetragen. Die Säule wurde zur Entfernung von Natriumchlorid mit Wasser gewaschen und das Produkt mit wässrigem Acetonitril eluiert. Die Fraktionen mit dem reinen Produkt wurden zusammengefasst und eingeengt und man erhielt reines Cilastatin (16,3 g; Reinheit: 99,2% nach HPLC).

Claims

Verfahren zur Reinigung von Cilastatin, umfassend das Inkontaktbringen einer Lösung rohen Cilastatins mit einem nichtionischen adsorbierenden Kunstharz und Zurückgewinnen des reinen Cilastatins aus einer Lösung davon.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Lösung des rohen Cilastatins unmittelbar aus dem Reaktionsgemisch gewonnen wird.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Lösung des rohen Cilastatins durch Lösen rohen Cilastatins in einem geeigneten Lösungsmittel gewonnen wird.
Verfahren nach Anspruch 3, wobei das geeignete Lösungsmittel aus Wasser, einem organischen Lösungsmittel und (einer) Mischung(en) davon ausgewählt ist.
Verfahren nach Anspruch 4, wobei das organische Lösungsmittel aus der aus Methanol, Ethanol, Acetonitril und Aceton bestehenden Gruppe ausgewählt ist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das nichtionische adsorbierende Kunstharz ein nichtionisches makroporöses wasserunlösliches Polymer umfasst.
Verfahren nach Anspruch 6, wobei das Polymer aus der aus Polyacrylaten oder Copolymeren aus Styrol und Polyvinylbenzol bestehenden Gruppe ausgewählt ist.
Verfahren nach Anspruch 7, wobei das Polymer ein mit Divinylbenzol vernetztes Styrolpolymer ist.
Verfahren zur Herstellung von Cilastatin, umfassend das Erhitzen einer Lösung von Cilastatin, welche das entsprechende E-Isomer enthält, bei einem pH von etwa 0,5 bis 1,5.
Verfahren nach Anspruch 9, wobei die Lösung auf 85-95°C erhitzt wird.
Verfahren nach Anspruch 9, wobei die Lösung bei einem pH von etwa 0,5 auf 85-95°C erhitzt wird.
Verfahren zur Herstellung von reinem Cilastatin, umfassend (i) Erhitzen der das entsprechende E-Isomer enthaltenden Cilastatinlösung bei einem pH von etwa 0,5 bis 1,5 und (ii) Inkontaktbringen der Lösung mit einem nichtionischen adsorbierenden Kunstharz und Zurückgewinnen des reinen Cilastatins aus einer Lösung davon.