DE69925836T2

DE69925836T2 - Ein verfahren zur herstellung von 4-carboxy-5,8,11-tris(carboxymethyl)-1-phenyl-2-oxa-5,8,11-triazatridecan-13-carbonsäure

Info

Publication number: DE69925836T2
Application number: DE69925836T
Authority: DE
Inventors: Marina Ausonio; Carlo Distaso; Gerardo Giuseppe ELIA; Alessandro Lesignoli; Rodolfo Piva; Carlo Secchi; Felice Carlo VISCARDI
Original assignee: Bracco Imaging SpA
Current assignee: Bracco Imaging SpA
Priority date: 1998-07-10
Filing date: 1999-06-29
Publication date: 2005-10-27
Anticipated expiration: 2019-06-30
Also published as: CA2336919C; ATE535507T1; EP1095009A2; ES2243063T3; CN1307558A; PT1095009E; NO327040B1; JP2002520305A; EP1588998B1; WO2000002847A2; CA2696806C; EP1588998A1; NO336375B1; KR100651071B1; NO20006612L; WO2000002847A3; IL140497A0; CN1315776C; DE69925836D1; CA2696806A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein neues Verfahren zur Herstellung einer chelatisierenden Verbindung gemäß der Formel (I), 4-Carboxy-5,8,11-tris(carboxymethyl)-1-phenyl-2-oxa-5,8,11-triazatridecan-l3-säure, allgemein als BOPTA bezeichnet.
FORMEL I
Komplexe von chelatisierenden Verbindungen mit spezifischen geeigneten Metallen werden bereits als Kontrastmittel in den folgenden diagnostischen Techniken eingesetzt: Röntgendarstellung, Kernspinresonanz-Darstellung (M.R.I.) und Szintigraphie.
Insbesondere die Kernspinresonanz-Darstellung ist ein namhaftes leistungsstarkes Verfahren, welches in der medizinischen Praxis eingesetzt wird (Stark, D.D., Bradley, W.G., Jr., Eds. „Magnetic Resonance Imaging" The C.V. Mosby Company, St. Louis, Missouri (USA), 1988) und welches hauptsächlich paramagnetische pharmazeutische Zusammensetzungen verwendet, vorzugsweise enthaltend chelatisierte Komplexe von bi- oder trivalenten paramagnetischen Metallionen mit Aminopolycarbonsäuren und/oder deren Derivaten oder Analoga.
Einige von diesen werden zurzeit klinisch als M.R.I.-Kontrastmittel (Gd-DTPA, N-Methylglucamin-Salz des Gadolinium-Komplexes mit Diethylentriaminpentaessigsäure, MAGNEVIST^®, Schering; Gd-DOTA, N-Methylglucamin-Salz des Gadolinium-Komplexes mit 1,4,7,10- Tetraazacyclododecan-1,4,7,10-tetraessigsäure, DOTAREM^®, Guerbet) verwendet.
Die oben genannten Kontrastmittel sowie die Kontrastmittel auf dem Markt sind für einen völlig allgemeinen Einsatz vorgesehen. Tatsächlich wird das M.R.I.-Kontrastmittel nach der Verabreichung in die extrazellulären Hohlräume in den verschiedenen Stellen des Körpers verteilt, bevor sie ausgeschieden werden. In diesem Sinne verhaften sie sich auf dieselbe Weise wie Iod-Verbindungen, die in der röntgen-medizinischen Diagnostik eingesetzt werden.
Zurzeit verlangt die Ärzteschaft verstärkt Kontrastmittel, die auch auf spezifische Organe zielen, welche nicht gut mit Hilfe von gebräuchlichen Produkten, die bereits kommerziell erhältlich sind, visualisiert werden können. Insbesondere besteht ein Bedarf an Kontrastmitteln für die Leber, ein Organ, welches besonders anfällig für tumorartige Metastasen ist, die meistens immer karzinomatöse Metastasen sind. Unter den M.R.I.-Kontrastmitteln in der Entwicklung hat sich das Komplexsalz Gd-BOPTA-Dimeg zusätzlich zu seinem allgemeinen Einsatz auch in der Darstellung von Geweben der Leber als besonders geeignet herausgestellt, weil es auch über die Gallen-Route ausgeschieden wird (siehe zum Beispiel Vittadini G., et al., Invest. Radiol., (1990), 25 (Suppl. 1), S. 59 – S. 60).
Die Synthese des chelatisierenden Mittels gemäß der Formel (I) wird zuerst in der EP 230893 offenbart und dann weiter in der Veröffentlichung Uggeri F., et al., Inorg. Chem., 1995, 34(3), 633 – 42 beschrieben. Sie geht immer von Diethylentriamin aus.
Das Synthese-Schema, welches in den beiden Literaturstellen offenbart ist, ist wie folgt:
und umfasst die selektive Monoalkylierung eines primären Stickstoffs des Diethylentriamin (DETA) (in einem großen Überschuss, ungefähr 13-fach verglichen mit der stöchiometrischen Menge) mit 2-Chlor-3-phenylmethoxypropionsäure in Gegenwart von Wasser bei einer Temperatur von 50 °C: das Zwischenprodukt N-[2-[(2-Aminoethyl)amino)ethyl]-O-(phenylmethyl)serin gemäß der Formel (III) wird dann als Trihydrochlorid-Salz erhalten.
Im zweiten Schritt wird das erhaltene Zwischenprodukt vollständig mit Bromessigsäure in Wasser bei einem pH von 10 carboxymethyliert, um die Verbindung gemäß der Formel (I) zu ergeben.
Die Probleme, die bei diesem Typ an Reaktion beobachtet werden, sind die folgenden:

– die Herstellung von 2-Chlor-3-(phenylmethoxy)propionsäure anlog zur Synthese der Brom-Derivate, beschrieben in Grassman et al., (Chem. Ber., 1958, 91, 538), beinhaltet die Hydrolyse des korrespondierenden Ethylesters als Endschritt, der, zuvor destilliert, eine ungenügende Reinheit (HPLC-Analyse: 90 – 92 %) aufweist, welche die Umsetzung zur Endverbindung (I) beeinflusst;
– die Menge an Salzsäure, die notwendig ist, um die gesamte Verbindung von dem anionischen Harz zu entfernen, ist bemerkenswert und ihre Konzentrieren unter Wärme ergibt ein Nebenprodukt der Formel (IV), welches einem 6-Ring-Lactam zwischen der sauren Gruppe und der benachbarten Aminogruppe entspricht.

Die Bildung der Verbindung (IV) wurde bereits während der Herstellung der Verbindung (I) als ein sekundäres Produkt der Kondensationsreaktion beobachtet, welches aus dem wässrigen Eluat, das den Überschuss DETA von der anionischen Harz-Säule enthält, in 10 Prozent gewonnen wurde. Das anschließende Konzentrieren der sauren Eluate musste bei kontrollierten Temperaturen (40 °C) durchgeführt werden, um die Bildung des oben genannten Produkts zu vermeiden.
Der industrielle Einsatz dieses Verfahrens in einem industriellen Maßstab würde deshalb ein Konzentrieren bei einer kontrollierten Temperatur von solch hohen Mengen an sauren Eluaten von der Herstellung in großem Maßstab erfordern, was dieses Verfahren nicht durchführbar macht. Bei einem Experiment in einem 110-Mol-Maßstab sind am Ende des thermischen Konzentrierens ungefähr 70 % des Produkts in das Lactam (IV) überführt worden.
Außerdem ist ein Problem, welches noch nicht in den zitierten Literaturstellen aufgezeigt wurde, die Reinheit des resultierenden Produkts, welches notwendigerweise die Bedingungen (zum Beispiel Federal Register, Vol. 61, Nr. 3, Jan. 4, 1996) und die Richtlinien, die von verschiedenen Aufsichtsbehörden (zum Beispiel ICH, Specifications test procedures and acceptance criteria for new drug substances and new drug procedures, Chem.
Subst., Juli, 16, 1996) erfüllen und auch die intrinsische Gefahr, die bei diesem Typ an Produkt aufgrund der parenteralen Verabreichung und der verabreichten Dosis einhergehen, berücksichtigen. Diese Anforderungen können deshalb wie folgt zusammengefasst werden: Reinheit der Verbindung (I) größer oder gleich 99 %, vorhandene Verunreinigungen kleiner oder gleich 1 %, die einzelnen Verunreinigungen liegen nicht über 0,1 % vor.
Es sollte klar sein, dass im Hinblick auf die Kommerzialisierung dieses neuen M.R.I.-Kontrastmittels, eine Synthese mit den oben genannten Ausbeuten völlig unzufriedenstellend vom industriellen Standpunkt aus ist und so ein neues Verfahren zur Herstellung der Verbindung (I) benötigt wird.
Es ist deshalb eine Aufgabe der Erfindung ein neues Verfahren zur Herstellung der Verbindung (I) bereitzustellen, umfassend die im folgenden Schema 1 dargestellten Schritte: Schema 1
wobei
in Schritt a) das Kaliumsalz von 2-Chlor-3-(phenylmethoxy)propionsäure der Formel (II) in Wasser, bei 50 – 70 °C und bei einem pH von ungefähr 12 durch Zugabe eines Alkali- oder Erdalkalimetall (Me) -oxids oder -hydroxids mit einem 6-7-fachen Überschuss bezogen auf die molare Menge an (II) DETA umgesetzt wird, um eine wässrige Lösung der neuen Verbindung, Salz des entsprechenden Metallkations von N-[2-[(2-Aminoethyl)amino)ethyl]-O-(phenylmethyl)serin gemäß Formel (III) zu ergeben,
in Schritt b) die Lösung aus Schritt a) zu einem stark anionischen Harz in der OH-Form gegeben wird, gefolgt von Elution mit Wasser und mit einer NaCl/HCl-Lösung, anschließend das Eluat mit einem makroporösen adsorbierenden Polystyrolharz behandelt, durch Nanofiltration entsalzt und thermisch bis zum Erreichen einer 20 bis 50 %igen Endkonzentration der Verbindung (III) verdampft wird, welche direkt in Schritt c) eingesetzt werden kann;
in Schritt c) Bromessigsäure langsam zu der Lösung aus Schritt b) bei einem pH von 11 – 12 gegeben wird, um eine wässrige Lösung des Rohprodukts (I) zu geben;
in Schritt d) die Lösung der Verbindung (I) aus Schritt c) gereinigt und Verbindung (I), welche die Reinheits- und Qualitätsspezifizierung erfüllt, isoliert wird.
Das Verfahren der Erfindung ermöglicht es, die Probleme, die der Prozess des Standes der Technik mit sich bringt, zu lösen, indem die Verwendung des Kaliumsalzes von 2-Chlor-3-(phenylmethoxy)propionsäure die Isolierung eines Produktes mit viel höherer Reinheit ermöglicht (HPLC Verunreinigungen ≤ 1 %).
Verbindung (III) nicht mehr als Trihydrochlorid gewonnen wird, sondern als Alkali- oder Erdalkalimetallsalz, vorzugsweise als Natriumsalz
und die Reaktion bei einem kontrollierten basischen pH durchgeführt wird.
Diese Modifizierung des Verfahrens reduziert überraschenderweise die Bildung von Verbindung (IV) als Nebenprodukt, welche in viel niedrigeren Prozentzahlen verglichen mit dem Stand der Technik gebildet wird, beispielsweise 0,8 – 3 %.
Zusätzlich ist gemäß des Verfahrens der Erfindung die thermische Konzentration einer wässrigen sauren Lösung, um Verbindung (III) zu isolieren, nicht mehr notwendig. Das meiste Wasser wird tatsächlich bei Raumtemperatur durch Nanofiltration entfernt und das thermische Konzentrieren, um die geringen Mengen verbliebenes Wasser zu entfernen, wird bei einem alkalischen pH, bei dem das Produkt überraschenderweise viel stabiler ist, durchgeführt.
Die Einführung der Aufreinigungsschritte b) und c) gemäß den Verfahren der vorliegenden Erfindung ermöglicht auf eine ziemlich reproduzierbare Weise den Erhalt des Endproduktes immer konform mit den Arzneibuch-Spezifikationen.
Schritt a) umfasst die Umsetzung von Verbindung (II) mit einem Überschuss DETA, wobei das optimale Verhältnis 1 : 5/1 : 8 beträgt und so deutlich niedriger als in den oben genannten Literaturstellen ist. Die Gesamtausbeute in diesem Schritt kann bis zu 80 % betragen.
Es ist bevorzugt, in der Gegenwart einer Menge Wasser zu arbeiten, die von 0,1 bis 0,3 g pro g DETA reicht, um die Reaktion zu starten.
Während der Zugabe des Wassers zu der kalten Reagenzienmischung steigt die Reaktionstemperatur spontan als Konsequenz der exothermen Auflösung von DETA in Wassers auf 50 °C an.
Wenn die Temperatur 50 °C übersteigt, startet die Reaktion und die Temperatur steigt aufgrund der exothermen Reaktion weiter an. Sie wird bei 60 °C gehalten, um die Reaktion zu vervollständigen.
Es wurde überraschenderweise gefunden, dass die Geschwindigkeit der Lactam-Bildung sinkt, wenn der pH und der Wassergehalt steigen.
Es wurde gefunden, dass die Gegenwart von Wasser und ein pH von ungefähr 12 in hohem Masse die Sekundärreaktion der Bildung von Lactam (IV) inhibieren, während Nebenprodukte, hervorgegangen aus der Substitution und der Eliminierung hervorgerufen durch OH^–Ionen, nicht signifikant ansteigen. Anorganische Basen, welche eingesetzt werden können, umfassen Alkali- oder Erdalkalimetallhydroxide, vorzugsweise Natrium- oder Kaliumhydroxide.
Insbesondere bevorzugt ist Natriumhydroxid und die verwendete Lösung enthält vorzugsweise 30 Gew.-%.
Die basische Lösung wird in einer Menge von etwa 0,9 Mol OH^– pro Mol Verbindung (II) zugegeben.
Die Lösung wird dann auf 25 °C gekühlt, mit Wasser verdünnt und dem Aufreinigungsschritt b) unterworfen.
In Schritt b) wird die Lösung zunächst analog zu dem, wie es in den genannten Literaturstellen beschrieben ist, durch ein stark anionisches Harz in der OH^–-Form perkoliert. Die einsetzbaren anionischen Harze sind ausgewählt aus starken Harzen, vorzugsweise mit funktionellen Trimethylammonium- und Triethylammoniumgruppen Das Produkt und die in der Rektionsmischung vorhandenen anionischen Verunreinigungen werden durch das Harz adsorbiert, während DETA, nicht-anionische Verunreinigungen und Kationen (Natrium, Kalium) mit Wasser eluiert werden.
In diesem Schritt kann das Nebenprodukt der Formel (IV), welches sowieso 3 Gew.-% nicht überschreitet, entfernt werden.
Der nächste Schritt des Verfahrens ist die Elution des gewünschten Produkts aus dem Harz mit einer wässrigen Lösung, die Natriumchlorid (ungefähr 0,5N) und Salzsäure (ungefähr 0,3N) enthält. Diese Mischung wird derart eingestellt, dass sie restliche OH^–-Stellen ohne einen Überschuss an Säure sättigt, welche das Produkt in Verbindung (IV) überführen würde. Die Austauschreaktion auf dem Harz kann wie folgt dargestellt werden. RCOO⁺P-NR₄ ⁺ + NaCl_(aq) ⇄ RCOONa_(aq) + P-NR₄ ⁺Cl⁺ OH^– P-NR₄ ⁺ + NCl → P-NR₄ ⁺ Cl^– + H₂O
Die im wesentlichen neutralen oder schwach alkalischen Eluate am Säulenausgang können auf einen pH von 11,5 gebracht werden und zu einem makroporösen adsorbierenden Polystyrolharz gegeben werden, welches lipophile Verunreinigungen des Produkts entfernt, unter denen sich die Verbindung der Formel (VIII) befindet.
Geeignete Harze zu diesem Zweck sind ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus makroporösen Polystyrol-Matrixharzen mit einer Vernetzung zwischen 8 und 80 %, wie zum Beispiel Bayer OC 1062 und Diaion HP 21.
Das Eluat aus dem absorbierenden Harz, welches Verbindung (III) zusammen mit Natriumchlorid enthält, wird schließlich konzentriert und durch Nanofiltration entsalzt.
Der pH wird dann auf 12 gebracht, um die Bildung des Lactams zu verhindern, und die Endlösung wird bei ungefähr 50 °C thermisch bis zum Erreichen einer 20 bis 50 %igen Endkonzentration, vorzugsweise 40 %ig, konzentriert und der pH wird mit NaOH auf 12,5 eingestellt.
Die erhaltene wässrige Lösung des Natriumsalzes von Verbindung (III) kann unterhalb 25 °C aufbewahrt, analysiert und direkt im folgenden Schritt eingesetzt werden.
In Schritt c) wird die Lösung des Natriumsalzes von Verbindung (III) aus Schritt b) einer Carboxymethylierungsreaktion mit Bromessigsäure bei 55 °C, bei einem basischen pH von 11 – 12 und mit einem molaren Verhältnis von 6,7 Mol Bromessigsäure pro Mol an Verbindung (III) unterworfen.
Diese Bedingungen erlauben die vollständige Umsetzung, während eine exzessive Bildung von quaternären Ammoniumsalzen vermieden wird.
Die 80 %ige Bromessigsäure-Lösung wird innerhalb von ungefähr 4 Stunden in die Lösung des Natriumsalzes von Verbindung (III) getropft, während der pH durch gleichzeitige Zugabe einer anorganischen Base, insbesondere 30 %ige NaOH, alkalisch gehalten wird, welche die Bromessigsäure und die Bromid-Ionen (Br), welche sich bei der Reaktion bilden, in ein Salz überführt.
Verglichen mit den Verfahren, die in den oben genannten Literaturstellen beschrieben sind, kehrt das Verfahren der Erfindung die Reihenfolge der Zugabe der Reagenzien um, wobei während der gesamten Reaktion ein basischer pH beibehalten wird. Diese Veränderungen führen zu einer besseren Reproduzierbarkeit, weniger kritischen Zugabezeiten der Reagenzien und höheren Ausbeuten aufgrund von höherer Selektivität.
Weiterhin ermöglicht die graduelle Zugabe von Bromessigsäure eine bessere Kontrolle der exothermen Reaktion, welche es wiederum erlaubt, bei höheren Konzentrationen zu arbeiten.
Der pH wird bei 11,5 gehalten und so die Bildung von quaternären Ammoniumsalzen der tricarboxymethylierten Verbindung (III) verhindert, deren Bildung bei einem niedrigen pH mit der Bildung von Verbindung (I) konkurriert. Höhere pH-Werte erfordern aufgrund der Konkurrenz von OH^– bei der Substitution des Broms große Mengen an Bromessigsäure.
Die Reaktion ist bei ungefähr 55 °C in ungefähr 5 Stunden beendet. Der pH der Lösung wird durch Zugabe einer 34%-igen Salzsäure-Lösung (m/m) auf 5 gebracht, um eine wässrige Lösung, enthaltend das Rohprodukt (I), zu ergeben.
In den oben genannten Literaturstellen wird ein Verfahren zur Aufreinigung und zur Gewinnung des Produktes beschrieben, welches aus zwei Schritten besteht:

– Perkolation der erhaltenen Lösung durch einen stark sauren Kationenaustauscher, Elution mit Ammoniumhydroxid-Lösung, dann Konzentrieren und Ansäuerung mit Salzsäure;
– langsame Abtrennung des amorphen Feststoffs aus dem Rückstand in Wasser, um Verbindung (I) zu ergeben.

Tatsächlich haben sich beide Schritte als ungeeignet für die Herstellung im industriellen Maßstab erwiesen. Das Volumen an kationischem Harz, welches notwendig ist, um das Produkt zu fixieren, ist sehr groß. Zusätzlich ist die benötigte Zeit für den Elutionsschritt bemerkenswert und die Produktivität dieses Schrittes ist deshalb sehr niedrig.
Außerdem soll ein bemerkenswertes Volumen an Ammoniak-Eluat thermisch konzentriert werden. Im Abtrennungsschritt des Feststoffes trennt sich zunächst eine ölig-viskose Phase ab, welche sich mit der Zeit verfestigt und Krusten bildet, die später mechanisch verändert werden müssen.
Eine alternative Methode zur Reinigung und zur Isolierung der Verbindung (I), welche besser in der industriellen Entwicklung eingesetzt werden kann, wurde deshalb untersucht.
Das Verfahren der Erfindung unterscheidet sich wesentlich von den oben beschriebenen Prozeduren hinsichtlich der Reinigung und Isolierung, welche die folgenden zusätzlichen Schritte in Schritt d) umfassen:

d.1. zusätzliche Elution der Endlösung von Verbindung (I) aus Schritt b) auf einem chromatographischen Harz;
d.2. Konzentration und Entsalzung mittels Nanofiltration;
d.3. Zugabe von Aceton, als unlöslich machende Verbindung, im Kristallisationsschritt von Verbindung (I).

Die Reinigungsmethode des erfindungsgemäßen Verfahrens ermöglicht, das Endprodukt in einer kristallinen Form zu bekommen, welches dieselbe oder bessere Qualität als die, die mit der Prozedur nach dem Stand der Technik erhalten werden kann, aufweist.
Das operative Verfahren der Erfindung eliminiert deshalb die Probleme, die mit der Verwendung von Kationenaustauscherbetten verbunden sind, und stellt Verbindung (I) in einer kristallinen Form bereit, die einfach zu zentrifugieren ist und geeignet ist, in einem dynamischen Trockner und im industriellen Maßstab getrocknet zu werden.
In Schritt d.1. wird die Lösung, welche das Rohprodukt (I) enthält, durch ein chromatographisches Harz perkoliert, um die lipophilen Verunreinigungen zu entfernen, und das Produkt wird mit Wasser eluiert.
Die Elution der Endlösung auf einer begrenzten Menge an Harz, führt zu einer drastischen Verminderung der Nebenprodukte, welche schwer allein durch Kristallisation zu entfernen sind.
Geeignete chromatographische Harze werden ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus makroporösen Polystyrol-Harzen mit einer Vernetzung größer 60 %, wie zum Beispiel Rohm & Haas XAD 1600 oder 1600 T, Bayer OC 1064, Diaion Relite SP 800.
Schritt d.2. besteht aus der Nanofiltration, um das Eluat zu konzentrieren und zu entsalzen sowie es von niedermolekularen Nebenprodukten wie Glykolsäure, Bromessigsäure und Benzylalkohol zu reinigen.
Die verbleibende Lösung wird thermisch bei reduziertem Druck bei 40 – 60 °C konzentriert, um eine wässrige Lösung des Rohproduktes (I) zu ergeben.
Danach wird diese auf einen pH 2,0 bei 45 °C angesäuert und Schritt d.3., d.h. die Kristallisation der Verbindung (I), beginnt.
Es wurde überraschenderweise gefunden, dass die Zugabe von Aceton in geeigneter Konzentration, bei geeignetem pH und unter geeigneten Temperaturbedingungen, es ermöglicht, Verbindung (I) in der kristallinen Form zu erhalten, welche nach Abtrennung von der Mutterlösung einen feuchten Niederschlag ergibt, der sehr bröckelig und einfach zu trocknen ist.
Es ist insbesondere wichtig, niedrigere pH-Werte als die angegebenen zu vermeiden. Dies könnte ein Ausfällen des Produktes in einer klebrigen, schwer zu rührenden Form hervorrufen und so den Reinigungseffekt der Kristallisation in Frage stellen.
Umgekehrt führen höhere pH-Werte als die angegebenen zu einer starken Abnahme der Ausbeute.
Das Gewichtsverhältnis trockene Verbindung (I) zu Aceton, welches zu der angesäuerten wässrigen Lösung gegeben wird, beträgt 1 : 1,5.
Niedrigere Aceton-Mengen in dem Lösungsmittel haben eine negative Auswirkung auf die Ausbeute des Rohproduktes (I) während höhere Mengen (bis zu 27 %) nutzlos sind.
Aceton und Kristalle der Verbindung (I) werden bei ungefähr 41 °C zugegeben und die Kristallisationsmischung wird unter Rühren bei derselben Temperatur für mindestens 18 Stunden gehalten. Dann wird sie langsam über 5 Stunden auf 25 °C gekühlt und dann über weitere 24 Stunden auf 17 °C gekühlt. Der durch Zentrifugieren erhaltene Feststoff wird mit 10%iger wässriger Aceton-Lösung (m/m) gewaschen.
Schritt d.3. kann auch wiederholt werden, falls das erhaltene Produkt nicht die benötigten Reinheitsspezifikationen erfüllt. Insbesondere werden drei Kristallisationsschritte durchgeführt.
Die folgenden Beispiele veranschaulichen die besten experimentellen Bedingungen, um das Verfahren der Erfindung durchzuführen.
Experimenteller Teil
Beispiel 1
Isolierung von 1-(Aminoethyl)-2-oxo-3-[phenylmethoxy)methyl]-piperazin hergestellt gemäß dem Verfahren, wie es in EP 230893 und F., et al., Inorg. Chem., 1995, 34(3), 633 – 42 beschrieben wurde.
42,9 g 2-Chlor-3-[(phenylmethoxy)methyl]propionsäure (0,2 mol) werden mit 268,2 g DETA (2,58 mol) bei 50 °C in 400 ml Wasser umgesetzt und die Lösung wird durch eine Kolonne des Typs Amberlite^® IRA 400 (1880 ml) perkoliert, mit Wasser gewaschen und die basischen Phasen werden gesammelt. Die basische Phase enthält das überschüssige DETA und das gewünschte Produkt. Die Lösung wird mit 37%iger HCl (465 ml) neutralisiert und auf ein kleines Volumen eingedampft. Dann wird sie auf einen pH von 2 mit 37%iger HCl (365 ml) angsäuert. Nach Konzentrieren auf ungefähr 800 g und Stehen über Nacht bei Raumtemperatur, wird die Lösung filtriert, mit absolutem Ethanol gewaschen und dann getrocknet, um DETA-Trihydrochlorid (173,5 g, 0,81 mol) zu ergeben. Die Mutterlösungen werden auf ungefähr 450 g konzentriert, in dem oben verwendeten Waschethanol und 800 ml absolutem Ethanol aufgenommen, dann nach 2 Stunden bei 0 – 5 °C filtriert, mit wasserfreiem Ethanol gewaschen und getrocknet, um DETA-Trihydrochlorid (313,48, 1,47 mol) zu ergeben. Die Kristallisationswasser und Waschlösungen werden vereinigt und zu einem Rückstand eingedampft, welcher in Ethylether aufgenommen, verrieben, filtriert und getrocknet wird, um ein Gemisch von DETA-Trihydrochlorid und dem gewünschten Produkt zu ergeben. Das Gemisch wird dann in 80 ml Wasser gelöst und durch eine Kolonne des Typs XAD 2 (700 ml) perkoliert sowie mit Wasser gewaschen. Fraktionen von ungefähr 70 ml werden gesammelt und einer Dünnschichtchromatographie unterworfen (R_f = 0,38). Fraktionen, die das gewünschte Produkt enthielten, wurden gesammelt und zu einem Rücksand eingedampft, welcher von absoluem Ethanol kristallisiert wird. Der Niederschlag wird abfiltriert, mit absolutem Ethanol gewaschen und getrocknet, um 7,1 g (0,021 mol) des gewünschten Produktes zu ergeben.
Dünnschichtchromatographie: stationäre Phase: Silicagel-Platte 60F 254 Merck
Eluenz: CHCl₃/AcOH/H₂O = 5/5/1
Nachweis: 1% KMnO₄ in 1 N NaOH, R_f = 0,38
Die ¹H-NMR-, ¹³C-NMR-, IR- und MS-Spektren sind konsistent mit der angegeben Struktur.
Beispiel 2
Herstellung von Verbindung (III) in einem industriellen Maßstab gemäß dem Verfahren, wie es in der in Beispiel 1 zitierten Literatur beschrieben ist.
Die Reaktion wird gemäß des üblichen Verfahrens durchgeführt, in dem 23,7 kg (110 mol) 2-Chlor-3-(phenylmethoxy)propionsäure mit 149 kg (1430 mol) DETA in 250 L Wasser umgesetzt werden. Nach Perkolation der Endlösung durch eine Kolonne des Typs Amberlite^® IRA 400 (1000 L, OH^–) und Elution des Produktes mit 1 N HCl wird eine wässrige Lösung, die mittels Salzsäure angesäuert worden war, auf eine Konzentration von 1 mol/L eingedampft, was 2200 L entspricht.
Die Lösung wird innerhalb von 15 Stunden bei 50 °C auf ein kleines Volumen konzentriert. Der erhaltene Rückstand wird in absolutem Ethanol aufgenommen. Beim Abkühlen fällt ein Produkt aus, welches abfiltriert und mit wasserfreiem Ethanol gewaschen wird. Kristallisation aus wasserfreiem Ethanol und anschließende Trocknung ergaben 24 kg (71,5 mol) des gewünschten Produkts.
Ausbeute: 65 %.
Die chemisch-physikalischen Eigenschaften stimmten mit denen, die in Beispiel 1 angegeben sind, überein.
Beispiel 3
Herstellung der Verbindung (I)
A) Herstellung der wässrigen Lösung des Natriumsalzes von N-[2-[(2-Aminoethyl)amino)ethyl]-O-(phenylmethyl)serin
265 kg Verbindung (II) (1,05 kmol) werden mit 758 kg DETA (7,35 kmol) in Gegenwart von Wasser umgesetzt. Die Temperatur steigt dabei spontan auf 50 °C. Wenn die Temperatur 50 °C übersteigt, beginnt die Reaktion und die Temperatur steigt aufgrund der exothermen Reaktion weiter an. Das Ganze wird bei ungefähr 60 °C durch Kühlen mit Wasser gehalten. Der pH wird durch Zugabe von 30%iger Natriumhydroxid-Lösung (m/m) für ungefähr 10 Stunden bei ungefähr 12 gehalten, während die Temperatur bei 60 °C gehalten wird. Die Lösung wird dann auf 25 °C gekühlt, mit Wasser verdünnt und durch 1200L eines stark anionischen Polystyrol-Matrixharz in OH^–-Form perkoliert. Das Produkt und die anionischen Verunreinigungen werden von dem Harz adsorbiert, während DETA, nicht-anionische Verunreinigungen und Kationen (Natrium, Kalium) mit Wasser eluiert werden. Danach wird das Produkt mit einer wässrigen Lösung, die Natriumchlorid und Salzsäure enthält, eluiert. Das Eluat wird auf einen pH von 11,5 gebracht und auf eine, ein makroporöses, adsorbierendes Polystyrolharz enthaltende Säule S gegeben, welche die meisten lipophilen Verunreinigungen des Produkts entfernt.
Das Eluat des adsorbierenden Harzes, welches Verbindung (III) zusammen mit Natriumchlorid enthält, wird konzentriert und durch Nanofiltration entsalzt. Danach wird der pH auf 12 gebracht, um die Bildung des Lactams zu verhindern und die Lösung wird thermisch bei reduziertem Druck konzentriert. 650 kg einer 40%igen Lösung des gewünschten Produkts werden erhalten (0,67 kmol, Ausbeute von Verbindung (II): 63 %) Die Lösung wird unterhalb von 25 °C aufbewahrt, analysiert und direkt im folgenden Schritt eingesetzt.
B) Herstellung von Verbindung (I)
195,4 kg (0,20 kmol) einer Lösung des Natriumsalzes von Verbindung (III) werden auf 55 °C erhitzt und mit 136,2 kg einer 80%igen wässrigen Lösung von Bromessigsäure (m/m) umgesetzt, welche langsam zugegeben wird. Der pH wird mit einer 30%igen Natriumhydroxid-Lösung bei 11,6 gehalten. Die Reaktion ist nach ungefähr 5 Stunden bei 55 °C und bei einem pH von 11,2 beendet. Die Lösung wird dann auf 25 °C gekühlt und der pH wird mit 34%iger wässriger Salzsäure-Lösung auf ungefähr 5,5 eingestellt. Die Lösung, welche das Rohprodukt (I) enthält, wird durch ein chromatographisches Harz (XAD 1600, 150 L) perkoliert, um die lipophilen Verunreinigungen zu entfernen. Das Produkt wird mit Wasser eluiert und das Eluat wird konzentriert sowie teilweise durch Nanofiltration entsalzt.
Die verbleibende Lösung wird warm bei reduziertem Druck konzentriert, um eine Rohlösung mit einem Verhältnis von Verbindung (I) zu Wasser von ungefähr 1 zu 6 zu ergeben. Danach wird der pH auf 2,0 und die Temperatur auf 45 °C eingestellt. Aceton und Kristalle der Verbindung (I) werden bei ungefähr 41 °C zugegeben. Die Kristallisationsmischung wird unter Rühren für mindestens 18 Stunden bei derselben Temperatur gehalten, dann langsam innerhalb von ungefähr 5 Stunden auf 25 °C und innerhalb weiterer 24 Stunden auf 17 °C gekühlt.
Der Feststoff wird mittels Zentrifugieren isoliert und mit einer 10%igen wässrigen Aceton-Lösung (m/m) gewaschen. Dann wird das Rohprodukt in entionisiertem Wasser bei ungefähr 55 °C gelöst. Wenn das Auflösen beendet ist, wird die Lösung auf ungefähr 47 °C gekühlt und das vorherige Verfahren der Keimbildung und anschließende Kristallisation wiederholt. Der erhaltene Feststoff wird dann erneut bei ungefähr 55 °C in entionisiertem Wasser gelöst. Wenn das Auflösen beendet ist, wird die Lösung filtriert, um Partikel zu entfernen, und teilweise verdampft, um jegliche Spuren an flüchtigen, organischen Verunreinigungen, die in dem in den zwei vorherigen Kristallisationsschritten verwendeten Aceton enthalten waren, zu entfernen. Die Lösung wird dann auf 47 °C gekühlt und unter denselben Bedingungen wie oben beschrieben kristallisiert.
127 kg an feuchtem, kristallinem Produkt werden mittels Zentrifugieren gewonnen und bei 35 °C und 35 mbar getrocknet, um 68 kg (0,121 kmol) des gewünschten Produkts zu ergeben.
Ausbeute: 60,5 % ausgehend von Verbindung (II)
K. F.: 8 %
Titer: 100,1 % (externer Standard)
HPLC Verunreinigung: 0,15 %.

Claims

Verfahren zur Herstellung einer Verbindung der Formel (I), umfassend die im folgenden Schema 1 dargestellten Schritte; Schema 1
wobei in Schritt a) das Kaliumsalz von 2-Chloro-3-(phenylmethoxy)propionsäure der Formel (II) in Gegenwart eines Alkali- oder Erdalkalimetall (Me)-oxids oder -hydroxids mit DETA umgesetzt wird, wobei das N-[2-[(2-Aminoethyl)amino]ethyl)-O-(phenylmethyl)serinsalz der Formel (III) mit dem entsprechenden Metallkation erhalten wird, in Schritt b) die die Verbindung (III) enthaltende Lösung gereinigt und konzentriert wird; in Schritt c) Verbindung (III) mit Bromessigsäure umgesetzt wird, wobei der pH basisch gehalten wird; in Schritt d) Verbindung (I) gereinigt und isoliert wird.
Verfahren wie in Anspruch 1 beansprucht, wobei die Reaktion von Schritt a) in Wasser durchgeführt wird.
Verfahren wie in Anspruch 2 beansprucht, wobei Wasser in einer Menge von 0,1 bis 0,3 g pro g DETA vorliegt.
Verfahren wie in Anspruch 1 beansprucht, wobei die Reaktion von Schritt a) bei einer Temperatur von 50 bis 70°C durchgeführt wird.
Verfahren wie in Anspruch 4 beansprucht, wobei die Temperatur 60°C beträgt.
Verfahren wie in Anspruch 1 beansprucht, wobei in Schritt a) der pH bei etwa 12 gehalten wird.
Verfahren wie in Anspruch 6 beansprucht, wobei der pH durch Zugabe von Natriumhydroxid in einer Menge von etwa 0,9 Mol OH^– pro Mol Verbindung (II) bei etwa 12 gehalten wird.
Verfahren wie in Anspruch 1 beansprucht, wobei DETA in Schritt a) in einem 6- bis 7fachen molaren Überschuss bezogen auf (II) verwendet wird.
Verfahren wie in Anspruch 8 beansprucht, wobei das molare Verhältnis von DETA zu Verbindung (II) 1 : 5 bis 1 : 8 beträgt.
Verfahren wie in Anspruch 1 beansprucht, wobei die Reinigung der die Verbindung (III) enthaltenden Lösung in Schritt b) durchgeführt wird durch Behandlung der Lösung aus Schritt a) mit einem stark anionischen Harz in OH^–-Form, gefolgt von Elution mit Wasser und mit einer NaCl/HCl-Lösung, anschließende Behandlung des Eluats mit einem makroporösen adsorbierenden Polystyrolharz und Entsalzen durch Nanofiltration.
Verfahren wie in Anspruch 10 beansprucht, wobei die anionischen Harze ausgewählt werden aus starken Harzen mit funktionellen Trimethylammonium- und Triethylammoniumgruppen, und das makroporöse adsorbierende Harz ein Polystyrol-Matrixharz mit einer Vernetzung zwischen 8 und 80 % ist.
Verfahren wie in Anspruch 1 beansprucht, wobei das Konzentrieren der die Verbindung (III) enthaltenden Lösung in Schritt b) durch thermische Verdampfung bis zum Erreichen einer 20 bis 50 %igen Endkonzentration der Verbindung (III) durchgeführt wird.
Verfahren wie in Anspruch 1 beansprucht, wobei die Reaktion von Schritt c) bei pH 11-12 durchgeführt wird.
Verfahren wie in Anspruch 13 beansprucht, wobei der pH 11,5 ist.
Verfahren nach den Ansprüchen 13 bis 14, wobei der pH durch Zugabe von Natriumhydroxid gehalten wird.
Verfahren wie in Anspruch 1 beansprucht, wobei die Reaktion von Schritt c) bei einer Temperatur von 55°C durchgeführt wird.
Verfahren wie in Anspruch 1 beansprucht, wobei die Reaktion von Schritt c) bei einem molaren Verhältnis von Bromessigsäure zu Verbindung (III) von 6,7 : 1 durchgeführt wird.
Verfahren wie in Anspruch 1 beansprucht, wobei Schritt d) durchgeführt wird durch Perkolieren der Verbindung (I) durch ein chromatographisches Harz, Elution mit Wasser, Nanofiltration, Konzentrieren der Retentat-Lösung, Ansäuern und Kristallisation durch Zugabe von Aceton.
Verfahren wie in Anspruch 18 beansprucht, wobei das chromatographische Harz ausgewählt wird aus der Gruppe, die aus makroporösen Polystyrolharzen mit einer Vernetzung von mehr als 60 besteht.
Verfahren wie in Anspruch 18 beansprucht, wobei das Konzentrieren der Retentat-Lösung unter vermindertem Druck bei 40 bis 60°C durchgeführt wird.
Verfahren wie in Anspruch 18 beansprucht, wobei das Ansäuern bei pH 2,0 bei 45°C durchgeführt wird.
Verfahren wie in Anspruch 18 beansprucht, wobei das Gewichtsverhältnis der wasserfreien Verbindung (I) zu Aceton 1 : 15 beträgt.
Verfahren wie in Anspruch 18 beansprucht, wobei der Kristallisationsschritt mindestens dreimal wiederholt wird.