PT843680E - Processo para a preparacao de clavulanato de potassio - Google Patents

Description

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DESCRICÃO “Processo para a preparação de clavulanato de potássio”

Este invento refere-se a um novo processo para a preparação de sais de ácido clavulânico. O ácido clavulânico (I):

é um inibidor de β-lactamase que é utilizado comercialmente como um componente de formulações farmacêuticas, habitualmente na forma dos seus sais. O ácido clavulânico é produzido comercialmente através de culturas do microorganismo Streptomyces clavuligerus, por exemplo como descrito em GB-A-1508977. O ácido clavulânico ou os seus sais podem ser extractados a partir do meio de cultura de diversos modos, mas num deles isso é conseguido através da remoção inicial das células de S. clavuligerus do meio de cultura, através de métodos tais como filtração ou centrifugação antes de se iniciarem procedimentos de extracção. O ácido clavulânico ou os seus sais podem ser extractados a partir de meios de cultura clarificados através de uma variedade de métodos. Verificou-se que a extracção por solvente a partir de um meio de cultura clarificado frio, ajustado a valores ácidos de pH e métodos que utilizam a natureza aniónica do ácido clavulânico a pH neutro, tais como a utilização de resinas de permuta aniónica, são particularmente úteis. Um método adicional particularmente útil é formar um éster de ácido clavulânico, purificar o éster e regenerar o ácido ou os seus sais partir daí.

Os processos de extracção para obtenção de ácido clavulânico ou os seus sais podem hipoteticamente ser divididos num processo de isolamento primário, seguido de um processo de purificação adicional. 2 87 397 ΕΡ Ο 843 680 / ΡΤ

Os processos de isolamento primário adequados incluem a extracção por solvente do ácido clavulânico livre. No processo de extracção por solvente, o ácido clavulânico é extractado num solvente orgânico a partir de meio de cultura clarificado frio, o qual pode ser caldo completo, ajustado a um valor ácido de pH.

Num processo de extracção por solvente para ácido clavulânico livre, o meio clarificado é arrefecido e o pH reduzido para a região de pH 1-2 pela adição de ácido, enquanto se mistura com um solvente orgânico substancialmente imiscível em água. Ácidos adequados utilizados para baixar o pH incluem ácido clorídrico, sulfurico, nítrico, fosfórico ou ácidos inorgânicos semelhantes. Solventes orgânicos adequados incluem n-butanol, acetato de etilo, acetato de n-butilo e metilisobutilcetona e outros solventes similares. A metilisobutilcetona é um solvente particularmente adequado para utilização na extracção do filtrado de cultura acidificado. Após separação das fases, o ácido clavulânico é encontrado em solução na fase orgânica. O ácido clavulânico pode ser extractado de novo a partir da fase orgânica para uma nova fase aquosa fazendo uso da maior solubilidade em água de, por exemplo, sais de metal alcalino ou metal alcalino-terroso de ácido clavulânico em água do que em solventes orgânicos. Assim, o ácido clavulânico pode ser extractado de novo a partir do solvente orgânico para uma solução ou suspensão aquosa de uma base de metal alcalino ou metal alcalino-terroso tal como hidrogenocarbonato de sódio, tampão de hidrogenofosfato de potássio ou carbonato de cálcio ou água, enquanto se mantém o pH próximo da neutralidade, por exemplo pH 7. Este extracto aquoso, após a separação de fases, pode ser concentrado sob pressão reduzida. Também se pode empregar criodessecagem, para proporcionar uma preparação sólida em bruto do sal de ácido clavulânico. Tais preparações sólidas são estáveis quando armazenadas como sólido seco a -20°C. Um processo similar é descrito em GB-A-1563103. Este processo pode ser modificado de maneiras conhecidas, por exemplo por meio de passos adicionais de purificação aplicados à fase de solvente orgânico para remover impurezas de elevado peso molecular a partir do ácido clavulânico impuro.

Um outro processo de purificação secundário para o ácido clavulânico é o descrito por exemplo em EP-A-0026044, em que uma solução do ácido clavulânico impuro num solvente orgânico é contactada com t-butilamina para formar o sal de t-butilamina de ácido clavulânico, o qual é depois isolado, separando-se assim o ácido clavulânico das impurezas remanescentes no solvente orgânico, e o sal é depois convertido de novo em ácido clavulânico ou num derivado de ácido clavulânico, tal como um sal de metal alcalino ou um éster. Outros processos de purificação secundários conhecidos para o ácido clavulânico 3 87 397 ΕΡ Ο 843 680 / ΡΤ envolvem a utilização de outras aminas orgânicas, tais como dietílamina, tri(alquilo inferior)aminas, dimetilanilina e Ν,Ν’-diisopropiletilenodiamina, para formar sais e/ou outros seus derivados com o ácido clavulânico. Estes processos de purificação apresentam a inerente desvantagem de introduzirem vestígios da amina, ou deixarem vestígios residuais de sais de ácido clavulânico com a amina, no produto final.

Tais processos de retro-extracção apresentam um problema quando o clavulanato de potássio é preparado, uma vez que o clavulanato de potássio é particularmente sensível à água. Nos processos de retro-extracção convencionais o clavulanato de potássio pode permanecer em contacto com a água durante um largo período de tempo, tipicamente cerca de uma hora ou mais, à medida que cresce a concentração em solução do clavulanato de potássio, sob as condições de agitação relativamente suave e separação geralmente utilizadas, e isto pode conduzir a uma extensa degradação hidrolítica. Para além disso, um tal processo envolvendo a participação de clavulanato ácido por via de certos sais de amina, tal como descrito acima, resulta num processo relativamente caro.

Outros processos para preparar sais de ácido clavulânico são divulgados em EP-A-312813, em que se forma primeiro um sal de lítio, em AT-B-400846, onde o ácido clavulânico reage com um sal de metal alcalino, em WO-A-95/21173, onde um precursor de sal é feito reagir com ácido clavulânico em condições de turbulência, e em GB-A-1508977 (= BE-A-827926), onde sais de clavulanato de metal alcalino são isolados da solução por criodessecagem. Em WO 96/28452 revela-se um processo em que o clavulanato de potássio é preparado por reacção de ácido clavulânico com um sal de potássio num meio de solvente orgânico.

Os inventores verificaram um processo melhorado para a preparação de sais de ácido clavulânico, em que a degradação e o custo são reduzidos.

De acordo com isto, o presente invento proporciona um processo para a preparação de ácido clavulânico de potássio com qualidade farmaceuticamente aceitável, através da precipitação directa do ácido clavulânico como sal de potássio, o qual não foi pré-purificado pela formação de um sal de amina intermediário, de acordo com a reivindicação 1. O clavulanato de potássio de qualidade farmaceuticamente aceitável engloba um material que possui uma pureza de pelo menos 80% como ácido livre puro, mais preferivelmente uma pureza de pelo menos 82% como ácido livre puro, e preferencialmente uma pureza de pelo menos 83% como ácido livre puro.

87 397 ΕΡ Ο 843 680 / ΡΤ 4 Ο processo anterior pode ser realizado pela extracção num solvente orgânico do ácido clavulânico livre resultante de um processo de fermentação tal como descrito nas referências anteriores, e que pode ser opcionalmente pré-tratado de acordo com os procedimentos mencionados nos documentos anteriores, ou preferivelmente pela utilização de técnicas descritas a seguir. Podem ser utilizados solventes orgânicos adequados, tal como descritos nos documentos mencionados. O ácido clavulânico extractado pode então ser opcionalmente concentrado utilizando técnicas convencionais na arte, ou mencionadas nos documentos já citados ou preferivelmente nos descritos a seguir.

Sais de potássio adequados são sais com contra-aniões que incluem aniões básicos como hidrogenocarbonato, carbonato ou hidrogenofosfato, e em particular aniões de ácidos orgânicos carboxílicos fracos, tais como os de fórmula R-C02H, em que R é alquilo-C,.20, por exemplo alquilo-C,.s. Ácidos carboxílicos adequados incluem ácido acético, propiónico e etil-hexanóico, tal como ácido 2-etil-hexanóico.

Sais de potássio adequados incluindo estes iões são hidrogenocarbonato de potássio, hidrogenofosfato de potássio, e particularmente 2-etil-hexanoato de potássio. O sal de potássio é adequadamente um sal de um ácido orgânico. O sal de potássio assim formado pode depois ser isolado convenientemente e seco, ou pode ser isolado e seco utilizando os métodos aqui descritos.

Em alternativa, o ácido livre de ácido clavulânico (preparado como anteriormente descrito) pode ser extractado num solvente, como descrito anteriormente, e opcionalmente concentrado antes da retro-extracção do ácido clavulânico para um meio aquoso. O meio aquoso pode então ser opcionalmente concentrado utilizando técnicas convencionais ou técnicas aqui descritas. Um sal de potássio adequado pode adequadamente ser adicionado, tal como um sal de potássio de um ácido tal como um ácido orgânico. O clavulanato de potássio resultante pode ser precipitado, isolado e seco, por exemplo pela adição de um solvente de precipitação apropriado, tal como por exemplo acetona ou isopropanol.

Preferivelmente, pode ser adicionado um co-solvente ao concentrado aquoso, tal como isopropanol e qualquer óleo resultante é removido por meios convencionais, tais como filtração através de um leito de celite. Isto é particularmente vantajoso ao permitir que seja 5 87 397 ΕΡ Ο 843 680 / ΡΤ formado clavulanato de potássio com a pureza requerida. O produto é então adequadamente precipitado pela adição de mais solvente miscível em água tal como isopropanol, opcionalmente misturado com um solvente imiscível em água tal como acetato de etilo, ou altemativamente pela adição em passos alternados de solvente miscível em água e depois solvente imiscível em água.

As técnicas descritas nos exemplos são aqui incorporadas por referência. É especialmente desejável utilizar extractos em solvente orgânico de ácido clavulânico ou extractos aquosos de ácido clavulânico, que possuem um título particularmente elevado, por exemplo o título do ácido clavulânico em solução aquosa está na gama de 100.000 a 200.000 microgramas por mililitro, mais preferivelmente a cerca de 145.000 microgramas por ml.

Preferivelmente, o ácido clavulânico é obtido a partir de uma fermentação de caldo completo, que é preferivelmente filtrado por ultrafiltração, e preferível e opcionalmente pré-concentrado por osmose inversa. O retro-extracto aquoso está preferivelmente a uma concentração de 10 a 30%, mais preferivelmente a uma concentração de 15 a 25%, e muito preferivelmente a cerca de 20% p/v.

Solventes orgânicos adequados incluem os anteriormente descritos, por exemplo n-butanol, acetato de etilo, acetato de n-butilo, e cetonas da fórmula geral R'COR2, em que R1 e R2 são independentemente grupos alquilo-CM0, em particular metilisobutilcetona. A solução de ácido clavulânico pode conter impurezas, por exemplo impurezas de elevado peso molecular tal como podem estar presentes se a solução foi obtida através de um processo de isolamento primário tal como descrito anteriormente, mas preferivelmente foi sujeita a um processo preliminar de purificação para remover pelo menos parte das impurezas. Processos preliminares de purificação adequados incluem filtração e tratamento com carvão absorvente. A solução pode conter também pequenas quantidades de água dissolvida ou suspensa, mas preferivelmente se a solução foi obtida a partir de um processo de isolamento primário, pode ser sujeita a um processo de desidratação, por exemplo centrifugando para remover gotas de água suspensa.

Uma concentração de solução adequada para a solução de ácido clavulânico ou um seu derivado lábil é cerca de 500 a 20.000 pg/ml (0,0025M a 0,1M), por exemplo cerca de 1.000-5.000 pg/ml {i.e. 0,005M a 0,025M), tipicamente cerca de 3.00011.000 pg/ml {i.e. 6 87 397 ΕΡ Ο 843 680/ΡΤ 0,015Μ±0,005Μ), expressa em termos de teor em ácido clavulânico. Derivados lábeis de ácido clavulânico adequados incluem ésteres prontamente ligados, tais como ésteres de sililo. O termo “ácido clavulânico” tal como aqui utilizado refere-se tanto a ácido clavulânico livre como aos seus derivados lábeis. O ácido clavulânico pode ser contactado em solução com o sal de potássio por dissolução ou suspensão do sal num solvente, e misturando as duas soluções ou a solução e a suspensão. O mesmo solvente orgânico pode ser utilizado para o ácido clavulânico e o sal de potássio. No caso do 2-etil-hexanoato de potássio como sal de potássio, uma tal solução num solvente orgânico tal como metilisobutilcetona pode adequadamente ser de 0,5 a 5,0M, e.g. de 1,0 a 3,0M, adequadamente 2,0±0,5M em 2-etil-hexanoato de potássio.

Pode ser proporcionada água na região de contacto num número de diversas maneiras como se discute a seguir, e uma ou mais destas maneiras podem ser utilizadas como alternativas ou em conjunto. Por exemplo, o sal de potássio pode ele próprio ser dissolvido ou suspenso em água em água contendo solvente orgânico dissolvido, e contactado como tal com a solução de ácido clavulânico. Por exemplo, a solução de ácido clavulânico pode conter água dissolvida ou suspensa, e.g. tal como mencionado acima. Por exemplo, o sal de potássio pode ser dissolvido ou suspenso num solvente orgânico, e.g. o mesmo solvente em que o ácido clavulânico está dissolvido, e o solvente pode ele próprio incluir água dissolvida ou suspensa. Por exemplo, a metilisobutilcetona pode ser utilizada como um tal solvente orgânico para o ácido clavulânico e o sal de potássio, e pode incluir de 0,1 a 7,5% v:v de água dissolvida, tipicamente de 1 a 3%, e.g. 2,0±0,5%. Por exemplo, pode ser proporcionada água pela adição de água, ou um meio aquoso tal como água contendo solvente orgânico dissolvido, à solução de ácido clavulânico e à solução ou suspensão do sal de potássio num solvente orgânico, à medida que eles são levados a contacto na região de contacto.

Quando está presente água dissolvida nos solventes orgânicos utilizados no processo do invento, e.g. tal como descrito anteriormente, ela pode separar-se subsequentemente como fase aquosa, por 'meio de um efeito de “deposição”, à medida que se acumula o sal de ácido clavulânico dissolvido.

As condições de trabalho, e.g. concentrações de reagentes, proporções relativas das soluções utilizadas, caudais, tempos de contacto, etc., do processo são seleccionadas de modo que inter alia tanto ácido clavulânico quanto possível seja extractado a partir da solução no solvente orgânico para a fase aquosa como solução de clavulanato de potássio, e de modo que se forme uma solução concentrada de clavulanato de potássio na fase aquosa.

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No caso do clavulanato de potássio, numa concretização preferida as condições de trabalho são seleccionadas de modo a produzir uma concentração de clavulanato de potássio na fase aquosa de ca, de 10 a 40% em peso (ca. 0,4 a 1,7M), por exemplo de 20 a 30% em peso (ca. 0,8 a f,2M). Verifica-se que uma concentração de solução de clavulanato de potássio deste valor facilita o passo posterior de processamento, com um rendimento optimizado e uma pureza melhorada.

No processo, a monitorização da concentração do clavulanato de potássio na fase aquosa separada, por exemplo por densidade, opticamente, etc., é uma via adequada para determinar e controlar as outras condições de trabalho. O ácido clavulânico e o sal de potássio deveriam ser introduzidos de tal modo que exista um excesso estequiométrico inicial do sal sobre o ácido clavulânico. Por exemplo, o sal de potássio pode ser introduzido numa razão molar de ácido clavulânico:sal de potássio de 1:1,1 a 1:2, tipicamente de 1:1,1 a 1:1,5, para garantir que teoricamente existe sal de potássio suficiente para se combinar com todo o ácido clavulânico. A quantidade de água presente na região em que o ácido clavulânico e o sal de potássio são postos em contacto deveria ser adequadamente cerca do mínimo necessário para conseguir uma concentração desejada de clavulanato de potássio na fase aquosa. O processo do invento proporciona clavulanato de potássio, isento das impurezas vestigiárias introduzidas pelos processos de purificação conhecidos, tais como as aminas utilizadas no processo de purificação mencionado anteriormente. Embora sais de ácido clavulânico isentos de tais impurezas sejam conhecidos a uma escala laboratorial, a produção em massa de tais sais, em particular de clavulanato de potássio, para utilização na preparação de formulações farmacêuticas é nova. O produto do processo de acordo com o invento pode ser utilizado numa formulação farmacêutica para ò tratamento de infecções bacterianas que incluem clavulanato de potássio, sendo a formulação substancialmente isenta de aminas orgânicas tais como t-butilamina, dietilamina, tri(alquilo inferiorjaminas, metilanilina e Ν,Ν’-diisopropiletilenodiamina (tanto como aminas livres ou como seus derivados ou sais).

Adequadamente, a formulação contém menos de 0,05%, por exemplo menos de 0,005%, preferivelmente menos de 0,0005%, desejavelmente menos de 0,00005% de aminas orgânicas em peso, em relação ao peso de clavulanato de potássio presente na formulação.

J 8 87 397 ΕΡ Ο 843 680/ΡΤ A formulação pode compreender também um ou mais compostos antibióticos, adequadamente antibióticos de β-lactama tais como penicilinas e cefalosporinas. Antibióticos adequados incluem os antibióticos com os quais o clavulanato de potássio é combinado em formulações antibióticas conhecidas, por exemplo a amoxicilina (e.g. na forma do seu tri-hidrato) e ticarcilina. A formulação pode compreender razões de clavulanato de potássio: antibiótico dentro das gamas conhecidas em que tais combinações são utilizadas, e.g. de 12:1 a 1:1 em peso, expressas em termos do ácido clavulânico de origem e antibiótico. A formulação pode conter também outros aditivos e excipientes conhecidos, e.g. cargas, aglutinantes, desintegrantes, um par efervescente, corantes, aromatizantes, dessicantes, etc., por exemplo os listados em GB 2005538 para utilização em formulações que contêm clavulanato de potássio. A formulação pode também conter materiais tais como derivados de celulose, e.g. celuloses microcristalinas tais como Avicel (marca registada) ou Syloid (marca registada), dióxido de silício ou sacarose, junto com clavulanato de potássio. A formulação pode compreender por exemplo uma mistura de clavulanato de potássio com um derivado de celulose, dióxido de silício ou sacarose, por exemplo numa razão de 1:1 em peso.

Os exemplos seguintes ilustram o presente invento.

Exemplo 1

Uma solução aquosa de ácido clavulânico em bruto, a um título de cerca de 20.000 pg/ml, foi preparada através de qualquer um dos procedimentos seguintes: (a) filtração FRV (filtração rotativa a vácuo) do caldo, seguida de cromatografia de permuta iónica do caldo de fermentação; (b) ultrafiltração do caldo, seguida de concentração por OI (osmose inversa) do caldo de fermentação. .......* ' · ··**-·· A solução aquosa de ácido clavulânico em bruto a um título de cerca de 20.000 pg/ml, preparada quer por (a) ou (b), como acima indicado, foi extractada com MEBK a pHl,5, acidificada com ácido sulfurico. O solvente enriquecido foi arrefecido e desidratado antes de passar através de uma coluna de carvão activado granular. O extracto de solvente purificado foi então retro-extractado com água a pHl,5, utilizando ΚΈΗ num solvente. A operação global foi contínua. O solvente esgotado foi reciclado de novo para a extracção 9 87 397 ΕΡ Ο 843 680 / ΡΤ avançada e ο extracto aquoso foi reciclado até ser atingida uma concentração de 20-25% p/v. A solução aquosa de clavulanato de potássio foi diluída com IPA, tratada com carvão em pó e depois cristalizada pela adição de IPA ou acetona. Neste estágio pode ser utilizado um co-solvente.

Exemplo 2

Uma solução de ácido clavulânico em bruto foi preparada por ultrafiltração de caldo completo de ácido clavulânico, seguido de concentração por OI. Um retro-extracto aquoso a uma concentração de 20,3% foi preparado como no Exemplo 1. Adicionou-se IPA (100 ml) a 100 ml desta solução. O óleo resultante foi removido por meio de filtração através de um leito de celite. Adicionou-se lentamente IPA (2.000 ml) ao filtrado, sob agitação. No final da adição de IPA, adicionou-se acetato de etilo (300 ml) e a lama resultante foi arrefecida e agitada durante 1 hora antes da filtração e secagem do produto. 21,0 g 86,3% 83,2% como ácido livre puro 0,3%

Peso do produto

Rendimento do passo de cristalização

Pureza do produto

Teor em humidade do produto

Lisboa, ~é. »3ϊ: ώ·3>

Por SMITHKLINE BEECHAM PLC - O AGENTE OFICIAL -

Ag. Of. Pr. Ind. Rua das Florec, 74-4.° 1200*195 LISBOA

Eng.° ANTÔNIO JOÃO DA CUNHA FERREIRA

Claims (12)

1. REIVINDICAÇÕES 1. Processo para a preparação de clavulanato de potássio de qualidade farmaceuticamente aceitável, pela precipitação directa de ácido clavulânico como sal de potássio, que não foi pré-purificado pela formação de um sal de amina intermediário, através da reacção de ácido clavulânico em solução com iões potássio em solução, em que o ácido livre de ácido clavulânico resultante de um processo de fermentação é extractado num solvente orgânico para assim formar uma solução de ácido clavulânico no solvente orgânico, caracterizado por: adição de um sal de potássio ao ácido clavulânico em solução no solvente orgânico, retro-extracção do clavulanato de potássio assim formado num meio aquoso a partir do solvente orgânico, para assim formar uma solução de clavulanato de potássio no meio aquoso como uma fase separada do solvente orgânico, provocar a precipitação do produto de clavulanato de potássio a partir da solução aquosa pela adição de um solvente de precipitação orgânico à solução aquosa de clavulanato de potássio, com a condição de ser excluído um processo para a preparação de clavulanato de potássio, em que ácido clavulânico em solução num solvente orgânico, total ou parcialmente imiscível em água, é contactado numa região de contacto, a qual é uma região de elevada turbulência e/ou tensão de corte, com um composto de potássio com um contra-anião em solução ou suspensão, sendo o contra-anião capaz de permuta com o anião clavulanato, na presença de água, de tal forma que se forme uma solução de clavulanato de potássio numa fase aquosa, sendo depois o solvente orgânico e a fase aquosa fisicamente separados durante um passo de separação, seguido de um passo processual posterior em que o referido sal de ácido clavulânico é isolado da solução como um sólido.
2. 2. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por o clavulanato de potássio de qualidade farmaceuticamente aceitável possuir uma pureza de pelo menos 80% como ácido livre puro.
3. 3. Processo de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado por o sal de potássio ser um sal de potássio de um ácido orgânico
4. 4. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado por se concentrar a solução de clavulanato de potássio no meio aquoso.
5. 5. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado por o 87 397 ΕΡ Ο 843 680/ΡΤ 2/2 solvente de precipitação ser um solvente miscível em água, opcionalmente misturado com um solvente imiscível em água. _
6. 6. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado por o título do ácido clavulânico estar na gama de 100.000 a 200.000 microgramas por mililitro.
7. 7. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado por o ácido clavulânico ser obtido de um caldo completo de fermentação.
8. 8. Processo de acordo com a reivindicação 7, caracterizado por o caldo completo de fermentação ser filtrado.
9. 9. Processo de acordo com a reivindicação 8, caracterizado por a filtração ser ultrafiltração.
10. 10. Processo de acordo com a reivindicação 9, caracterizado por a filtração ser seguida de osmose inversa.
11. 11. Processo de acordo com a reivindicação 9, caracterizado por a filtração ser filtração FRV (filtração rotativa a vácuo).
12. 12. Processo de acòrdo com a reivindicação 11, caracterizado por a filtração ser seguida por cromatografia de permuta iónica. Lisboa, -.o. m ci./i Por SMITHKLINE BEECHAM PLC - O AGENTE OFICIAL -

    Eng." ANTÓNIO JOÂO \ DA CUNHA FERREIRA Ag. Of. Pr. Ind-Rua das Flores, ΊΔ -1200*195 LIS"