A találmány tárgyát az (I) képletű aza-peptid HlV-proteáz-inhibitor új, kristályos hidrogén-szulfát-sója képezi, amely meglepő módon vízoldhatóság tekintetében minden más sót felülmúló tulajdonságú, és orális beadás után, a szabad bázissal összehasonlítva, állatokban lényegesen jobb biológiai hozzáférhetőséget (bioavailability) mutat. Következésképpen a hidrogénszulfát-sót az (I) képletű proteázinhibitort hatóanyagként tartalmazó gyógyszerkészítmények, különösen az orális beadásra szánt készítmények előállítására alkalmazhatjuk.
A WO 97/40029 számú szabadalmi iratban egy sor aza-peptid HIV-proteáz-inhibitort hoztak nyilvánosságra, és ezeknek a vegyületeknek nagyfokú, a humán immundeficiencia vírus (HÍV) replikációját gátló hatást tulajdonítanak. A WO 97/40029 számú PCT szabadalmi bejelentés oltalmi körébe tartozó vegyületek egyikével, amelynek a szerkezetét az (I) képlettel ábrázolhatjuk, és a kémiai neve: [3S-(3R*,8’R*,9’R*,12)]-9-benzil3,12-bisz(terc-butil)-8-hidroxi-4,11 -dioxo-6-[(2-piridil)benzil]-2,5,6,10,13-pentaaza-tetradekándisav-dimetilészter, jelenleg is mint a második generációs HlV-proteáz-inhibitorok lehetséges képviselőjével folynak a vizsgálatok.
A WO 97/40029 számú szabadalmi iratban az azapeptid-származékoknak, így az (I) képletű vegyületnek is, a szabad bázis formáját, valamint különböző gyógyszerészetileg elfogadható, savaddíciós sóit írták le. Bár jó néhány szerves és szervetlen sav, köztük a kénsav is, szerepel abban a felsorolásban, amely a lehetséges sóképző reagensekre vonatkozik, a különleges tulajdonságú hidrogén-szulfát-sóról, amely találmányunk tárgyát képezi, nem történik említés.
A találmány tárgya tehát az (I) képletű vegyület hidrogén-szulfát-sója, amelynek a szerkezetét a (II) képlettel ábrázolhatjuk.
Az (I) képletű vegyület egy gyenge szerves bázis, amelynek a vízoldhatósága 24±3 °C-on kisebb, mint 1 pg/ml. A kristályos szabad bázis vizes vagy olajos szuszpenziója állatoknak orálisan beadva nagyon csekély biológiai hozzáférhetőséget mutat, aminek nyilvánvaló oka a vegyület szélsőségesen rossz oldhatósága ezekben a vivőanyagokban.
Ahhoz, hogy megfelelő gyógyszerkészítményt, különösen orális alkalmazásra szánt gyógyszerkészítményt lehessen kifejleszteni, a hatóanyag biológiai hozzáférhetőségének orális beadás után kielégítő szintet kell elérnie. Mivel az (I) képletű vegyület szabad bázis formájának biológiai hozzáférhetősége nem éri el a kívánt szintet, a találmány szerzői megfelelő savaddíciós sót kerestek. Egy sor általánosan ismert savaddíciós só, például hidroklorid, metánszulfonát, benzolszulfonát, p-toluolszulfonát, foszfát, nitrát, 1,2etándiszulfonát, izetionát és szulfát vizsgálatát elvégeztük, és így került sor a találmány tárgyát képező hidrogén-szulfát-sóra is. Kristályos formában a sók mindegyikénél nagyon alacsony vízoldhatóságot, 24±3 °C-on mindössze 1-3 mg/ml vagy az alatti értékeket mértünk, de amikor a hidrogén-szulfát-só vizsgálatát végeztük, azt tapasztaltuk, hogy azonos körülmények között ennek a sónak az oldhatósága hozzávetőleg 4-5 mg/ml.
Szilárd fázisú átalakulást figyelhettünk meg az összes imént felsorolt savaddíciós só esetében, ha azokat vízben szuszpendáltuk, valószínűleg azért, mert ezek szabad bázissá disszociáltak. Az esetek többségében ezt az átalakulást gélképződés kísérte. A fent említett többi sótól eltérően, a hidrogén-szulfát-só többletprotonja azonban megakadályozza, hogy a só átalakuljon szabad bázissá, amely - amint azt az előzőekben tárgyaltuk - rendkívül rosszul oldódik vízben, és nagyon rossz az orális biológiai hozzáférhetősége. A hidrogén-szulfát-só szokatlan vízoldódási tulajdonságait további vizsgálatok tárgyává tettük, és a következőket állapítottuk meg:
Általában a sók ionizálatlan formává történő átalakulását, vagy ennek fordítottját, a pH-oldhatóság összefüggés elmélete alapján magyarázhatjuk. Ezért meghatároztuk 24±3 °C-on a bázis vízoldhatóságát a pH függvényében, és az (1) ábrán látható eredményt kaptuk. Azt találtuk, hogy az a pH-érték, amelynél legnagyobb a vegyület oldhatósága - erre a következőkben a pHmax megjelölést használjuk - esetünkben 1,2 körül van. A szakirodalomból tudjuk, hogy a pHmax értékénél nagyobb pH-értékeknél, gyengén bázikus szerves vegyületek esetében, vizes szuszpenziókban az egyensúlyi szilárd fázis a vegyület szabad bázis formájából áll. Amennyiben azonban a pH-érték a pHmax értékénél kisebb, az egyensúlyi szilárd fázis átalakul a megfelelő sóformává. Az „egyensúlyi szilárd fázis” kifejezés alatt a vegyület vizes szuszpenziójában, az egyensúly létrejöttéhez szükséges idő után feleslegben jelen levő, fel nem oldódott szilárd anyagot értjük. Amikor egy gyenge bázis sójának az oldhatósági értéket meghaladó mennyiségét vízzel egyensúlyba hozzuk, azaz vízben szuszpendáljuk, az így kapott pH-érték, egyéb tényezők mellett a sav erősségétől függően, a pHmax -érték bármely oldalára eshet. Ha az így kapott szuszpenzió pH-értéke nagyobb, mint a pHmax -érték, a szuszpenzióban jelen levő szilárd fázis szabad bázissá alakul át.
A metánszulfonátsóval, de különösen hidrokloridsóval folytatott vizsgálatok megerősítették az imént tárgyalt általános érvényű, a szakirodalomból ismert megállapításokat. Ezeknek a sóknak az oldhatóságukhoz képest feleslegben vett mennyiségét 24±3 °C-on vízben felszuszpendáltuk, és legalább 24 órát hagytunk arra, hogy az egyensúly létrejöjjön. A szuszpenzió pH-ja az egyensúly beállta után 2,1 ±0,1 volt, ami nagyobb a pHmax-értéknél. A szuszpenzióban jelen levő, fel nem oldódott szilárd anyagot elkülönítettük, levegőn megszárítottuk, majd analizáltuk. A termikus analízis és elemanalízis eredményeiből egyértelműen megállapíthattuk, hogy a szuszpenzióban az oldhatatlan szilárd anyag a szabad bázis forma. Ez az eredmény tökéletesen egybevág a pH függvényében felvett és az (1) ábrán bemutatott oldhatósági görbe alapján várttal, valamint a szakirodalomban leírtakkal.
Amikor a feleslegben vett hidrogén-szulfát-sót hoztuk vízzel egyensúlyba, az egyensúly beálltakor a szi2
HU 227 196 Β1 lárd fázisban történt ugyan valami változás, azonban a szilárd fázist nem a szabad bázis alkotta, annak ellenére, hogy a szuszpenzió pH-ja (1,9±0,2) magasabb volt a pHmax értékénél, és nagyjából megegyezett a metánszulfonátsó és a hidrokloridsó esetében mért, fent közölt értékkel. Legalább 24 órányi időt hagyva az egyensúly létrejöttéhez, a szilárd fázisról elemanalízis alapján megállapítható volt, hogy az a bázist és a kénsavat 2:1 arányban tartalmazó só (ezt nevezzük szulfátsónak) hidratált formája. A pH-oldhatóság elmélet alapján a hidrogén-szulfát-só viselkedése teljesen váratlannak mondható.
Természetesen a szulfátsóval is elvégeztük a fenti kísérletet, és amikor a feleslegben vett sót vízzel egyensúlyba hoztuk, változást észleltünk a szilárd fázisban. A szuszpenziót megszűrtük, és az így elkülönített szilárd fázist levegőn megszárítottuk, majd vizsgálatnak vetettük alá. A termikus analízis és az elemanalízis eredménye alapján a vízben nem oldódó szilárd fázis szabad bázisnak bizonyult, akárcsak a metánszulfonát és a hidroklorid esetében, bár a szulfátsó átalakulása szabad bázissá nem volt annyira határozottan megfigyelhető. Mindazonáltal a sóknak az a tulajdonsága, hogy vizes környezetben készségesen alakulnak át szabad bázissá, gyógyszerészeti szempontból nemkívánatos, mivel a szabad bázis orális biológiai hozzáférhetősége nagyon rossz. Ebből következik tehát, hogy a hidrogén-szulfát-só egyedülálló viselkedése révén, ami a vízben való oldódást illeti, nem várt módon kiemelkedik a többi só közül.
A hidrogén-szulfát-sónak a vízben való oldhatóság tekintetében tapasztalt viselkedése különösen meglepőnek mondható, ha figyelembe vesszük, hogy vízben az (I) általános képletű vegyület szabad bázis formája és kénsav egymásra hatásakor mi történik. Ha például a vizes szuszpenzió pH-ját kénsavval állítjuk be hozzávetőleg 1,8-ra, a bázis oldhatóságára 1 mg/ml-nél kisebb értéket kapunk, szemben a hidrogén-szulfát-só esetében nagyjából hasonló pH-nál mért 4-5 mg/ml értékkel. A pH oldhatóság összefüggés elmélete alapján azonban azt kellene tapasztalnunk, hogy a bázis és a só oldhatósága egy adott pH-nál közel azonos.
A hidrogén-szulfát-só kedvezőbb oldhatósági és eloszlási jellemzőinek tulajdoníthatóan, a szabad báziséhoz képest lényegesen jobb orális biológiai hozzáférhetőséget figyelhetünk meg állatokban. Kutyáknak orálisan beadva a formulálatlan, zselatinkapszulába töltött, szilárd hidrogén-szulfát-sót, hozzávetőleg 20%nak találtuk az abszolút biológiai hozzáférhetőséget. Összehasonlítva, kutyákban a kristályos szabad bázis orális biológiai hozzáférhetősége elenyészően kicsi.
Az optimális oldhatóság mellett egy másik követelmény a gyógyszerészetben használt sókkal szemben a kielégítő fizikai stabilitás szilárd halmazállapotban. Fizikai stabilitás alatt azt értjük, hogy a só tárolás közben és/vagy terhelésnek kitéve is képes megtartani a kristályszerkezetet, beleértve a kristályrácsban elhelyezkedő oldószer-molekulákat, ha van ilyen. A fizikai tulajdonságokban termikus módszerekkel, például differenciális scanning kalorimetriás (DSC) eljárással kimutatható jelentős változásokat nemkívánatos jelenségként kell értékelnünk. A hidrogén-szulfát-só a szilárd fázisú fizikai stabilitás szempontjából is kiváló minősítést érdemel, amint azt a (2) ábrán látható diagram mutatja. Differenciális scanning kalorimetriás vizsgálatnak alávetve a hidrogén-szulfát-sót, a lezárt edényben, 2-8 °C-on tárolt mintához képest a 9 hónapon át 40 °C-on, 75% relatív páratartalmú térben tartott minta termikus analízise során semmiféle szignifikáns változást nem lehetett megállapítani. A (2) ábrán a folytonos vonal a kíméletes körülmények között tárolt anyag, a szaggatott vonal pedig a terhelésnek kitett (40 °C, 75% relatív páratartalom, 9 hónap) minta DSC-görbéje. Másrészt viszont ettől eltérően viselkedik a metánszulfonátsó, a hidrokloridsó és a szulfátsó, ezeknél már 2 hét időtartamú 40 °C-on és 75% relatív páratartalmú térben történt tárolás után is szignifikáns változást tapasztaltunk a termikus analízis során, amint azt a (3), (4) és (5) ábra mutatja. Az ábrákon a folytonos vonal mindig a kíméletes körülmények között tárolt minta, a szaggatott vonal pedig a terhelésnek kitett (40 °C, 75% relatív páratartalom, 2 hét) minta DSC-görbéje. A különböző sóformák fizikai stabilitásában található különbségeket nem nevezhetjük szokatlannak, azonban azt, hogy egy adott só hajlamos-e szolvátokat képezni vagy eltérő kristályformává átalakulni, illetve képes-e megtartani a kristályrácsba beépült oldószert, és hogy a kristályforma fizikai stabilitása megfelelő-e normális vagy szélsőséges tárolási körülmények között, általában nem lehet apriorisztikusan megjósolni.
A hidrogén-szulfát-sót úgy állíthatjuk elő, hogy az (I) képletű szabad bázisból megfelelő oldószerben, így acetonitrilben, etanolban vagy acetonban kénsavval oldatot készítünk, majd a megképződött hidrogén-szulfát-sót izoláljuk.
Tekintettel a jó biológiai hozzáférhetőségére, valamint arra, hogy a kristályossága és a stabilitása is kiváló, a hidrogén-szulfát-só különösen alkalmas az (I) képletű vegyületet hatóanyagként tartalmazó, orális beadásra szánt gyógyszerkészítmények előállítására. Az alábbiakban példákat adunk meg az orális gyógyszerkészítmények előállításának szemléltetésére is.
A hidrogén-szulfát-sót és az ezt tartalmazó gyógyszerkészítményeket a WO 97/40029 számú szabadalmi iratban leírtaknak megfelelően alkalmazhatjuk vírusok, különösen retrovírusok, például a HÍV okozta betegségek kezelésére.
1. példa
Hidrogén-szulfát-só előállítása etanolban
Egy 500 ml-es háromnyakú, benyúló keverővei és csepegtetőtölcsérrel felszerelt gömblombikba szabad bázis formájában bemérünk 15,013 g (0,0213 mól) (I) képletű vegyületet és 113 ml 100%-os etanolt, a szuszpenziót keverjük, és cseppenként, mintegy 90 másodperc alatt beadagolunk 1,28 ml tömény kénsavat. A kénsav hozzáadása után víztiszta, aranysárga színű oldatot kapunk. Az oldatot 1-es számú Whatman szűrőpapíron élesre szűrjük, a szűrőt 5 ml 100%-os etanollal mossuk, és az oldathoz 58 ml heptánt adunk. Ezt
HU 227 196 Β1 követően oltókristályként 37,5 mg (0,25 tömeg%) (II) képletű vegyületet, majd további 55 ml heptánt adunk az oldathoz, azután az elegyet 6 órán át, 300 fordulat/perc sebességgel keverjük. A keletkezett szuszpenziót megszűrjük, a kiszűrt kristályokat 50 ml 1:1 arányú etanol-heptán oldószereleggyel mossuk, majd vákuumban, 60 °C-on, éjszakán át szárítjuk. Az így kapott 15,11 g termék a kívánt (II) képletű hidrogén-szulfát-só, a kitermelés 88,4%. A só víztartalma 0,28% (KF), az olvadáspontja: 195,0 °C.
Az elemanalízis értékei a C38H52N60.1,0H2SO4 összegképletre:
Számított (%)= C 56,84; H 6,78; N 10,37; S 3,99. Talált(%)= C 56,72; H 6,65; N10,41; S 3,83.
2. példa
Hidrogén-szulfát-só előállítása acetonban
30,0 g (42,6 mmol) (I) képletű vegyület szabad bázis formáját felszuszpendáljuk 213 ml acetonban, a szuszpenziót 50 °C-os olajfürdővel melegítjük, és állandó mechanikus keverés közben, cseppenként beadagolunk 8,52 ml (42,6 mmol) 5 M kénsavat. Csaknem azonnal víztiszta oldat keletkezik, és ezt az oldatot beoltjuk a (II) képletű vegyület szabad bázis formájának kristályaival. Az elegyet 1 óra hosszat 50 °C-on, 30 percig 25 °C-on, majd 2 órán át 0 °C-on keverjük, utána a szilárd anyagot kiszűrjük, és a szűrletet használjuk fel arra, hogy a lombikban maradt anyag teljes mennyiségét a szűrőre vigyük. A kiszűrt kristályokat előbb acetonnal, azután heptánnal mossuk, végül éjszakán át vákuumban szárítjuk. Az így kapott (II) képletű hidrogén-szulfát-só tömege 31,48 g, az olvadáspontja: 198-199 °C (bomlik), a korrigált kitermelés 92%.
Az elemanalízis értékei a
C38H52N6O7.1,0H2SO4.0,2H2O összegképletre: Számított (%)=C 56,59; H 6,80; N 10,42; S 3,98;
H2O 0,45.
Talált (%)= C 56,66; H 6,78; N 10,50; S4,20; H2O 0,45 (KF).
3. példa
Hidrogén-szulfát-só előállítása izopropil-alkoholban
0,704 g (1,00 mmol) (I) képletű vegyület szabad bázis formáját felszuszpendáljuk 4 ml izopropil-alkoholban, a szuszpenziót jégfürdővel hűtjük, és beadagolunk 0,20 ml (1,0 mmol) 5,0 M vizes kénsavat. Ezt követően eltávolítjuk a jégfürdőt, és az elegyet szobahőmérsékleten keverjük, így a szuszpenzióból 15 perc alatt oldat keletkezik. Az oldatot beoltjuk az 1. vagy 2. példában leírtak szerint kapott kristályokkal, 5 óra hosszáig folytatjuk a kevertetést, majd a szilárd anyagot kiszűrjük, és a szűrletet használjuk fel arra, hogy a lombikban maradt anyag teljes mennyiségét a szűrőre vigyük.
A kiszűrt kristályokat heptánnal mossuk, végül éjszakán át vákuumban szárítjuk. Az így kapott (II) képletű, kristályos hidrogén-szulfát-só tömege 0,752 g, az olvadáspontja: 160-190 °C (bomlik), a kitermelés 90%. Az elemanalízis értékei a C38H52N6O7.1,0H2SO4.2,0H2O összegképletre:
Számított (%)= C 54,40; H 6,97; N 10,02; S 3,82; H2O 4,29.
Talált (%)= C 54,25; H 6,73; N 10,02; S 3,67; H2O4,53(KF).
Az izopropil-alkoholból kapott kristályok röntgenpordiffrakciós színképe különbözik az acetonitrilből, etanol-heptán elegyből vagy acetonból kapott kristályokétól, ezért az izopropil-alkoholból kivált kristályokat ll-es típusú kristályoknak nevezzük. Úgy látszik, hogy az l-es típusú kristályok esetében vízmentes, deszolvatált termékről beszélhetünk, míg a ll-es típusú kristályok a hidratált, higroszkópos anyag kristályos formájának felelnek meg.
4. példa
Hidrogén-szulfát-sót tartalmazó kapszula előállítása
a) 50 és 200 mg szabad bázissal egyenértékű hatóanyagot tartalmazó kapszula
Orális beadásra szánt kapszulát állítunk elő úgy, hogy #0 méretű, szürke, átlátszatlan keményzselatinkapszulába töltjük a (II) képletű hidrogén-szulfát-sóból laktóz, kroszpovidon és magnézium-sztearát felhasználásával készült, nedvesgranulálással formuláit terméket.
b) 100 mg szabad bázissal egyenértékű hatóanyagot tartalmazó kapszula
Orális beadásra szánt kapszulát állítunk elő úgy, hogy #0 méretű, szürke, átlátszatlan keményzselatinkapszulába a (II) képletű hidrogén-szulfát-sóból Gelucire 44/14 felhasználásával készült szuszpenziót töltünk. A Gelucire 44/14 egy telített, poliglikolizált glicerid, amely mono-, di- és trigliceridekből, valamint polietilénglikol mono- és dizsírsav-észtereiből áll. A Gelucire 44/14 gyógyszerészeti vivőanyagot 45-70 °C-on megömlesztjük, és keverés közben hozzáadjuk a hidrogén-szulfát-sót. Az ömledéket ezután a keményzselatin-kapszulákba töltjük, majd hagyjuk lehűlni és megszilárdulni.