PL209729B1

PL209729B1 - Sposób wytwarzania chlorowodorku 2-[(2,3,4-trihydroksyfenylo)metylo]hydrazydu D,L-seryny

Info

Publication number: PL209729B1
Application number: PL380178A
Authority: PL
Inventors: Oliwia Zegrocka-Stendel; Joanna Zagrodzka; Grażyna Cieplucha; Wiesław Szelejewski
Original assignee: Inst Farmaceutyczny
Priority date: 2006-07-12
Filing date: 2006-07-12
Publication date: 2011-10-31
Also published as: PL380178A1

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania chlorowodorku 2-[(2,3,4-trihydroksyfenylo)metylo]hydrazydu D,L-seryny o wysokiej czystości farmaceutycznej.

2-[(2,3,4-Trihydroksyfenylo)metylo]hydrazyd D,L-seryny, znany pod nazwą INN benserazyd, stanowi inhibitor dekarboksylazy, stosowany w postaci dwuskładnikowych preparatów w połączeniu z lewodopą w terapii choroby Parkinsona.

Sposób wytwarzania benserazydu ujawniony w opisie patentowym US 3,178,476, przedstawiony na załączonym schemacie I, obejmuje kondensację hydrazydu D,L-seryny 3 z 2,3,4-trihydroksybenzaldehydem 4. Otrzymany w ten sposób hydrazon N-(D,L-serylo)-2,3,4-trihydroksybenzaldehydu 5 poddaje się reakcji katalitycznego uwodornienia wiązania C=N za pomocą wodoru w obecności palladu na węglu. Typowy sposób otrzymywania wyjściowych hydrazydów podstawionych aminokwasów, opisany na przykład w patencie brytyjskim GB 836332, polega na kondensacji reaktywnej pochodnej aminokwasu (ester, halogenek, amid lub bezwodnik) z podstawioną hydrazyną, następującej w wyniku ogrzewania mieszaniny reakcyjnej w temperaturze wrzenia.

W praktyce wykorzystanie tej metody, obejmującej przekształcenie estru D,L-seryny 2 w chlorowodorek hydrazydu 3 w reakcji z wodzianem hydrazyny, a następnie jego kondensację z 2,3,4-trihydroksybenzaldehydem 4 i katalityczne uwodornienie hydrazonu 5, do otrzymywania benserazydu, nie prowadzi do uzyskania produktu spełniającego wymagania farmakopealne stawiane substancji farmaceutycznej.

Według monografii w European Pharmacopoeia, wyd. 4, benserazyd o czystości farmaceutycznej definiowany jest jako substancja zawierająca poniżej 1% zanieczyszczeń, oznaczanych metodą chromatografii cieczowej. Główne potencjalne zanieczyszczenia benserazydu mogą stanowić niepożądane produkty reakcji ubocznych, powstające wskutek oddziaływań niezabezpieczonych grup funkcyjnych, aminowej w pochodnej D,L-seryny oraz hydroksylowych w benzaldehydzie, a także związki pośrednie i nie przereagowane substraty. Do głównych opisanych w Farmakopei zanieczyszczeń benserazydu należą (RS)-2-amino-3-hydroksypropanohydrazyd, (RS)-2-amino-3-hydroksy-2,2'-bis(2,3,4-trihydroksybenzylo)propanohydrazyd i (RS)-2-amino-3-hydroksy-2'-(2,3,4-trihydroksybenzylideno)propanohydrazyd.

Przeprowadzone badania wykazały, że czynnikiem determinującym czystość substancji benserazyd jest czystość hydrazonu użytego do uwodornienia. Spośród potencjalnych zanieczyszczeń hydrazonu, szczególnie niekorzystna jest obecność nie przereagowanego chlorowodorku hydrazyny. W róż nych warunkach prowadzenia procesu kondensacji hydrazydu z 2,3,4-trihydroksybenzaldehydem w środowisku wodno-alkoholowym powstaje, prawdopodobnie w wyniku reakcji kondensacji 2,3,4-trihydroksybenzaldehydu z pozostałością hydrazyny, od 7 do 30% (w przeliczeniu na wyjściową hydrazynę) dotychczas nieopisanego w literaturze produktu ubocznego. Produkt ten zidentyfikowano za pomocą metod spektralnych: ¹H NMR, ¹³C NMR, El MS, ESpray MS i HPLC, jako azynę przedstawioną wzorem 7. Azyna, ze względu na obecność wiązań podwójnych, również ulega w tych warunkach uwodornieniu, a produkt uwodornienia, posiadający zbliżoną do benserazydu strukturę, jest trudny do usunięcia typowymi metodami, takimi jak krystalizacja.

Przyczynę niskiej wydajności sumarycznej procesu otrzymywania benserazydu stanowi też dobra rozpuszczalność pośredniego chlorowodorku hydrazydu D,L-seryny 3 w wodzie i mieszaninach wodno-alkoholowych, która znacznie spowalnia proces krystalizacji. Prowadzenie reakcji estru D,L-seryny z wodzianem hydrazyny w układzie, którego jeden ze składników stanowi woda, przy stężeniach reagentów optymalnych z punktu widzenia typowej technologii przemysłowej, powoduje znaczne straty produktu i obniżenie jego wydajności sumarycznej.

Dodatkową trudność w syntezie benserazydu stanowi fakt, iż jest on związkiem mało trwałym chemicznie. Po 2 miesiącach przechowywania czystej substancji w temp. ok. 0-5°C w atmosferze powietrza następuje jego częściowy rozkład.

Otrzymanie substancji benserazyd o czystości farmakopealnej wymaga wielokrotnej krystalizacji surowego produktu i nie zawsze jest skuteczne. W rozwiązaniu według wynalazku udało się rozwiązać ten problem dzięki modyfikacji początkowych etapów syntezy i użyciu do reakcji uwodornienia hydrazonu N-(D,L-serylo)-2,3,4-trihydroksybenzaldehydu o zawartości zanieczyszczeń nie wyższej niż 1% (według HPLC).

Istotę wynalazku stanowi sposób wytwarzania chlorowodorku 2-[(2,3,4-trihydroksyfenylo)metylo]hydrazydu D,L-seryny o wysokiej czystości farmaceutycznej, polegający na tym, że na 1 mol chlorowodorku estru metylowego D,L-seryny działa się wodzianem hydrazyny w ilości 1,2-1,8 mola,

PL 209 729 B1 w metanolu w temperaturze wrzenia, a nastę pnie otrzymany hydrazyd D,L -seryny poddaje się reakcji z 2,3,4-trihydroksybenzaldehydem w roztworze wodno-etanolowym do uzyskania chlorowodorku hydrazonu N-(D,L-serylo)-2,3,4-trihydroksybenzaldehydu o czystości chromatograficznej powyżej 99%, który poddaje się uwodornieniu w znany sposób, a następnie ewentualnie krystalizuje się otrzymany surowy produkt.

W rozwią zaniu wedł ug wynalazku stosuje się od 1,2 do 1,8 mola wodzianu hydrazyny na mol wyjściowego chlorowodorku estru metylowego D,L-seryny. W przypadku użycia mniejszego nadmiaru molowego wodzianu hydrazyny obserwuje się niższą wydajność procesu, spowodowaną nie całkowitym przereagowaniem estru D,L-seryny, natomiast w przypadku użycia wyższego nadmiaru wodzianu hydrazyny w roztworze mogą zachodzić niepożądane reakcje uboczne hydrazydu z wolną grupą aminową i tworzenie się chlorowodorku hydrazyny. W korzystnym wykonaniu wynalazku stosuje się 1,5 mola wodzianu hydrazyny na 1 mol chlorowodorku estru metylowego D,L-seryny.

Problemów z wydzielaniem hydrazydu można uniknąć używając 100%-owy wodzian hydrazyny; w tym przypadku wypadanie osadu produktu obserwuje się już w trakcie reakcji, na gorą co.

Etap kondensacji 2,3,4-trihydroksybenzaldehydu z chlorowodorkiem hydrazydu D,L-seryny prowadzi się w roztworze wodno-etanolowym w temperaturze ok. 30°C.

Korzystne jest utrzymywanie w mieszaninie reakcyjnej stałego nadmiaru molowego hydrazydu w stosunku do 2,3,4-trihydroksybenzaldehydu, co w praktyce realizuje się przez dodawanie etanolowego roztworu 2,3,4-trihydroksyaldehydu do wodnego roztworu hydrazydu. W miarę postępu reakcji tworzy się gęsta zawiesina, w wyniku wytrącania się hydrazonu 5 i azyny 7, którą oddziela się wykorzystując różnice w rozpuszczalności obu związków w układzie etanol-woda. W tym celu można ogrzać mieszaninę do temperatury ok. 70-80°C, w której następuje całkowite rozpuszczenie właściwego produktu, a osad azyny odsączyć na ciepło. Właściwy produkt - hydrazon 5, wyodrębnia się w typowy sposób, chł odzą c przesącz do temperatury pokojowej i zbierając osad o stopniu czystoś ci chromatograficznej ok. 99% (wg. HPLC).

Uwodornienie hydrazonu 5 prowadzi się konwencjonalnym sposobem, np. w metanolu w temperaturze pokojowej w atmosferze wodoru pod ciśnieniem atmosferycznym, wobec 10% Pd/C jako katalizatora.. Przebieg procesu kontroluje się metodą HPLC, w razie potrzeby dodając dodatkową porcję katalizatora (ok. 1-1,5% wagowych), aż do całkowitego zużycia substratu.

Ze względu na nietrwałość benserazydu w podwyższonej temperaturze zatężanie mieszaniny poreakcyjnej po redukcji prowadzi się w temperaturze nie przekraczającej 30°C, przy zastosowaniu odpowiednio wysokiej próżni.

Chlorowodorek benserazydu dodatkowo doczyszcza się przez krystalizację, korzystnie z metanolu, w którym związek jest trudniej rozpuszczalny niż w stosowanym dotychczas etanolu. Roztwór metanolowy benserazydu można zaszczepić kryształami produktu i pozostawić do krystalizacji w temperaturze pokojowej. Dwukrotna krystalizacja surowego produktu o czystości > 94% (wg. HPLC) pozwala uzyskać benserazyd o czystości w granicach 99,95-99,98% (wg. HPLC), ze średnią wydajnością ok. 60%.

Sposób według wynalazku zapewnia efektywny sposób otrzymywania chlorowodorku 2-[(2,3,4-trihydroksyfenylo)metylo]hydrazydu D,L-seryny o czystości farmaceutycznej powyżej 99%.

Wynalazek ilustrują, nie ograniczające jego zakresu, następujące przykłady wykonania.

P r z y k ł a d y

P r z y k ł a d 1

Chlorowodorek estru metylowego D,L-seryny (2)

Do zawiesiny AZ-seryny (1) (300 g, 2,85 mola) w MeOH (1.1 L) wkraplano SOCI2 (285 ml, 3,92 mola) w temperaturze 20-25°C w ciągu 40 min. Po uzyskaniu klarownego roztworu mieszanie kontynuowano przez 30 min., utrzymując tę samą temperaturę. Następnie zatężono roztwór do połowy objętości pod próżnią i pozostawiono w temperaturze pokojowej do krystalizacji na 24 godz. Osad odsączono i przemyto izopropanolem (1 l), suszono przez 4 godz. w temp 60°C. Otrzymano 372 g (85%) produktu. Z ługów pozostawionych w temperaturze pokojowej wykrystalizowała dodatkowa porcja produktu. Brak obecności substratu w roztworze stwierdzono metodą TLC w układzie tert-butanol-AcOH-H2O (4:1:1, v/v/v), wobec wzorców D,L-seryny i HCl-D,L-Ser-OMe. Strukturę produktu 2 potwierdzono metodą ¹H i ¹³C NMR. t.t. 135-136°C.

P r z y k ł a d 2

Chlorowodorek hydrazydu D,L-seryny (3)

Chlorowodorek estru metylowego D,L-seryny (2) (300 g, 1,94 mola) rozpuszczono w MeOH (1,2 l) i dodano jednorazowo 100%-owy wodzian hydrazyny (145 g, 2,91 mola). Roztwór ogrzewano w tem4

PL 209 729 B1 peraturze wrzenia. Po ok. 2 godz. z mieszaniny zaczął wypadać biały osad produktu. Ogrzewanie i mieszanie kontynuowano jeszcze przez 30 min., nastę pnie schł odzono roztwór do temperatury pokojowej i pozostawiono w tej temperaturze do następnego dnia. Biały osad odsączono i przemyto MeOH (0,5 l), suszono przez 6 godz. w temperaturze 70°C. Otrzymano 287 g (95%) surowego hydrazydu 3. Czas reakcji określono metodą TLC w układzie tert-butanol-AcOH-H2O (4:1:1, v/v/v). Tożsamość związku 3 potwierdzono ¹H i ¹³C NMR oraz za pomocą analizy elementarnej, t.t. 173-175°C.

P r z y k ł a d 3

Chlorowodorek hydrazonu N-(D,L-serylo)-2,3,4-trihydroksybenzaldehydu (5)

Chlorowodorek hydrazydu D,L-seryny (3) (100 g, 0164 mola) rozpuszczono w H2O (450 ml) w temperaturze 30°C. Następnie dodano jednorazowo roztwór 2,3,4-trihydroksybenzaldehydu (4) (82,5 g, 0,53 mola) w EtOH (800 ml), uważając, aby temperatura mieszaniny reakcyjnej nie przekroczyła 30°C. Po kilku minutach zaczął wypadać żółtawy osad. Mieszanie gęstniejącej zawiesiny kontynuowano przez 1 godz. w temperaturze 25-30°C. Roztwór ogrzano do temperatury 70-80°C, nierozpuszczalny żółty osad zanieczyszczenia 7 odsączono na gorąco (50°C). Osad na lejku przemyto EtOH (100 ml), do przesączu dodano porcję EtOH (500 ml) i pozostawiono w temperaturze pokojowej do następnego dnia, w celu wykrystalizowania właściwego produktu (5). Osad hydrazonu (5) odsączono, przemyto EtOH (200 ml) i suszono w temperaturze 50°C przez 4 godz. Otrzymano 125 g (72%) kremowego osadu. Produkt zidentyfikowano za pomocą ¹H i ¹³C NMR oraz analizy elementarnej. Czystość (wg. HPLC) - 99,2%. Związek krystalizuje jako dihydrat, t.t. 200-202°C.

P r z y k ł a d 4

Chlorowodorek 2-[(2,3,4-trihydroksyfenyIo)metylo]hydrazydu D,L-seryny (chlorowodorek benserazydu), (6)

Hydrazon (5) (70 g, 0,21 mola, czystość wg. HPLC 99,2%) zawieszono w metanolu (800 ml) i dodano 10% Pd/C (7 g). Roztwór intensywnie mieszano w atmosferze H2 pod ciś nieniem atm. w temperaturze pokojowej. Postę p reakcji badano metodą HPLC. Po 8 godzinach, gdy ilość nie przereagowanego hydrazonu wynosiła <1%, katalizator odsączono, a mieszaninę zatężono pod próżnią do ok. 10-15% pierwotnej objętości rozpuszczalnika, w łaźni wodnej w temp. poniżej 30°C. Stężony roztwór (czystość surowego produktu 92% wg. HPLC) zaszczepiono kryształami benserazydu i mieszano w temperaturze pokojowej przez 16 godz. Osad odsączono, przemyto zimnym metanolem (60 ml). Następnie zatężono roztwór pod próżnią do ok. 1/6 pierwotnej objętości. Po zaszczepieniu mieszano w temperaturze pokojowej przez 24 godz. Osad odsą czono i przemyto zimnym metanolem (80 ml), izopropanolem (200 ml) i suszono pod próżnią do stałej masy. Otrzymano 38 g (61%) białego krystalicznego osadu produktu (6), o czystości 99,80% (wg. HPLC). Z ługów, postępując w analogiczny sposób, odzyskano 6 g osadu o czystości 99,2% (HPLC). t.t. 156-158°C.

Claims

1. Sposób wytwarzania chlorowodorku 2-[(2,3,4-trihydroksyfenylo)metylo]hydrazydu D,L-seryny o wysokiej czystości farmaceutycznej, na drodze reakcji chlorowodorku estru metylowego D,L-seryny 2 z wodzianem hydrazyny, kondensacji otrzymanego chlorowodorku hydrazydu D,L -seryny 3 z 2,3,4-trihydroksybenzaldehydem i uwodornienia otrzymanego hydrazonu N-(D,L-serylo)-2,3,4-trihydroksybenzaldehydu 5, znamienny tym, że na 1 mol chlorowodorku estru metylowego D,L-seryny działa się wodzianem hydrazyny w ilości 1,2-1,8 mola, w metanolu w temperaturze wrzenia, a następnie otrzymany hydrazyd D,L-seryny poddaje się reakcji z 2,3,4-trihydroksybenzaldehydem w roztworze wodno-etanolowym do uzyskania chlorowodorku hydrazonu N-(D,L-serylo)-2,3,4-trihydroksybenzaldehydu o czystości powyżej 99%, który poddaje się uwodornieniu a następnie ewentualnie krystalizuje się otrzymany surowy produkt.

2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że stosuje się 1,5 mola wodzianu hydrazyny na 1 mol chlorowodorku estru metylowego D,L -seryny.

3. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że stosuje się 100%-owy wodzian hydrazyny.

4. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że etanolowy roztwór 2,3,4-trihydroksybenzaldehydu dodaje się do wodnego roztworu hydrazydu D,L-seryny, utrzymując stały nadmiar molowy hydrazydu D,L-seryny.

5. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że surowy chlorowodorek 2-[(2,3,4-trihydroksyfenylo)metylo]hydrazydu D,L-seryny krystalizuje się z metanolu.