-
Verfahren zur Herstellung eines kristallinischen Calciumsalzes des
Phenoxymethylpenicillins Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines
kristallinischen Calciumsalzes des Phenoxymethylpenicillins, welches 4 bis
50/, Kristallwasser enthält, im Wasser schwer löslich ist und sich daher
zur Herstellung von pharmazeutischen Penicillinpräparaten eignet, die bei parenteraler
Injektion, z. B. subkutan oder intramuskular, ein Depot bilden, aus dem das Penicillin
langsam resorbiert wird.
-
Schwerlösliche Penicillinsalze finden ausgedehnte Anwendung zur Herstellung
pharmazeutischer Präparate mit protrahierter Penicillinwirkung. Das für diesen Zweck
angewandte Penicillinsalz ist meistens Procainpenicillin, welchem aber gewisse Nachteile
anhaften. So ist die basische Komponente dieses Salzes an sich ein Anästhetikum,
das in der medizinischen Praxis ausgedehnte Anwendung findet und bei einigen Patienten
allergische Wirkungen hervorruft. In solchen Fällen kann die Anwendung von Procainpenicillin
ernste Nebenwirkungen erzeugen. Andere Beispiele von wohlbekannten schwerlöslichen
Penicillinsalzen sind die Penicillinsalze von substituierten Alkylendiaminen, wie
N,N'-dibenzyläthylendiamin. Auch dieses Salz weist bei seiner pharmakologischen
Verwendung gewisse Nachteile auf; unter anderem, weil seine Aminkomponente unerwünschte
physiologische Nebenwirkungen hervorruft.
-
Man hat angegeben, daß obige Salze aus verschiedenen Penicillinarten
hergestellt werden können, aber die praktisch angewandten Salze waren meistens die
Salze von Benzylpenicillin.
-
Schon seit einiger Zeit ist aber bekannt, daß man durch Züchten eines
penicillinproduzierenden Mikroorganismus in einem Zuchtmedium, das die erforderlichen
Nährstoffe nebst einem zweckmäßig ausgewählten Hilfsstoff, den sogenannten »Precursor<,,
enthält, verschiedene Penicilline erzeugen kann, die folgender allgemeiner Formel
entsprechen: R - 0 - C16H13N204S worin R ein aliphatischer Rest mit 2 bis 6 Kohlenstoffatomen,
eine Phenylgruppe oder eine monosubstituierte Phenylgruppe sein kann.
-
Die freie Säure derjenigen Penicillinart, worin R eine Phenylgruppe
ist, hat in der letzten Zeit ein besonderes technisches Interesse gefunden, weil
es sich herausgestellt hat, daß diese freie Penicillinsäure eine bemerkenswerte
Stabilität gegenüber Säure aufweist. Die Verbindung eignet sich daher besonders
für orale Eingabe, weil sie im Gegensatz zu anderen Penicillinarten nicht von der
Säure im Magen zerstört wird, sondern ohne wesentliche Verluste von Aktivität durch
den Magen in den Darm passieren kann, wo sie absorbiert werden kann. Da des weiteren
dieses Penicillin in Form freier Säure im Wasser schwer löslich ist, läßt es sich
leicht in fester kristallinischer Form herstellen, z. B. allein durch Zusatz einer
Mineralsäure zu einer Lösung eines Alkalimetallsalzes des Penicillins.
-
In der Literatur wird dieses Penicillin bisweilen Phenoxypenicillin
benannt, aber hier wird die Benennung Phenöxymethylpenicillin vorgezogen, analog
der Bezeichnung Benzylpenicillin.
-
Es wurde gefunden, daß das Phenoxymethylpenicillin ein bisher unbekanntes
Calciumsalz bildet, das in kristal= linischer Form eine Löslichkeit im Wasser bei
20° C von etwa 1,10/, aufweist. Im Gegensatz zum festen, kristallinischen
Phenoxymethylpenicillin in Form der freien Säure, von welchem angegeben wird, daß
es bei etwa 120 bis 128° C schmilzt, besitzt das genannte Calciumsalz keinen wohldefinierten
Schmelzpunkt, indem es bei Erhitzung zerfällt. So beginnt es, eine gelbliche Farbe
bei etwa 175° C anzunehmen und wird bei etwa 200 bis 210'C
schwarzbraun, wobei
eine schwache Gasentwicklung zu beobachten ist.
-
Bei der Ermittlung des Wassergehaltes des festen, kristallinischen
Calciumsalzes des Phenoxymethylpenicillins nach dem Karl-Fischer-Verfahren ergeben
sich Werte zwischen 4 und 5°/6. Diese Werte nähern sich dem Wert von 4,650/, H20,
dem berechneten Wert für (C16H17N20;S)2Ca - 2 H20, und es ist anzunehmen, daß das
Salz dieser Formel entspricht.
-
Wenn man ungesättigte, wäßrige Lösungen des Calciumsalzes. des Phenox5nnethylpenicillins
herstellt und die Lösungen einer Gefriertrocknung im Vakuum unterwirft,
erhält
man feste, trockene Produkte, die nicht kristallinisch sind. Werden diese Produkte
im Wässer gelöst, bilden sich klare Lösungen, aus welchen nach kurzer Zeit eine
Fällung des Calciumsalzes in kristallinischer Form erfolgt. Das durch Gefriertrocknen
hergestellte Produkt läßt sich in der Regel nicht im wasserfreien Zustand erhalten,
sondern enthält eine recht bedeutende Wassermenge, z. -B. 6°/0 (ermittelt nach dem
Fischer-Verfahren). Wie erwähnt, ist aber das Produkt nicht kristallinisch, und
es unterscheidet sich ferner von dem erfindungsgemäßen Salz dadurch, da ß es, wie
erwähnt, imstande ist, im Wasser gelöst zu werden und Lösungen zu bilden, aus denen
das kristallinische Salz ausfällt.
-
Wenn man das durch Gefriertrocknen hergestellte Calciumsalz über Phosphorpentoxyd
trocknet, ist es möglich, den Wassergehalt bis weniger als 0,5 °/a - in der
erwähnten Weise ermittelt -- zu reduzieren, aber ein kristallinisches Produkt wird
nicht erhalten.
-
Das kristallinische Calciumsalz des Phenoxymethylpenicillins kann
erfindungsgemäß dadurch hergestellt werden, daß man zu einer Lösung eines Stoffes,
der Phenoxymethylpenicillinionen abdissoziert, ein Calciumsalz oder Calciumhydroxyd
setzt.--'Die Reaktion läßt sich im Wasser oder in einem wäßrigen Medium durchführen,
aber man kann auch ein organisches Lösungsmittel verwenden, in welchem das freie
Phenoxymethylpenicillin oder ein Salz desselben löslich ist, vorausgesetzt, daß
die für die Kristallisation erforderliche Wassermenge in der Lösung anwesend ist.
-Wenn man also die freie Phenoxymethylpenicillinsäure in Form einer Lösung im Butyl-
oder Amylacetat verwendet; wie man sie in der Regel bei dem allgemein angewandten
Verfahren zur Konzentration und Reinigung des rohen Phenoxymethylpenicillins gewinnt,
das in dem Zuchtmedium entsteht, läßt sich diese Lösung mit einer wäßrigen Lösung
oder einer Suspension von Calciumhydroxyd behandeln, indem man im letzteren Falle
vorzugsweise die Suspension zu der Lösung des Phenoxymethylpenicillins unter starkem
Umrühren der Mischung zusetzt. - -Wenn das Penicillin in Form der freien Säure,
z. B. in einer Lösung der genannten Art, mit einem Calciumsalz umgesetzt wird, sollte
dies ein Salz einer Säure mit einer niedrigeren Dissoziationskonstante als die der
Säure Phenoxymethylpenicillin sein.
-
Hat man ein wasserlösliches Salz des Phenoxymethylpenicillins, z.
B. das Natrium-, Kalium- oder Ammoniumsalz, oder ein Aminsalz, z. B. das Cyklohexylaminsalz,
wird das Calciumsalz vorzugsweise dadurch hergestellt, daß man eine wäßrige Lösung
des Phenoxymethylpenicillinsalzes mit einer wäßrigen Lösung eines wasserlöslichen
Calciumsalzes, z. B. Calciumchlorid, mischt. Alle die genannten Reaktionen finden
am besten bei einer zweckmäßig niedrigen Temperatur, vorzugsweise unter 40°C, statt,
um eine Zersetzung des Penicillins zu vermeiden. Die folgenden Beispiele dienen
zur Erläuterung des erfindungsgemäßen Verfahrens: 1. 58,5 g Kaliumphenoxymethylpenicillinat
wurden bei 20°C in 365 ml Wasser gelöst, dem man zuvor 10 ml 2-normale wäßrige Lösung
von Natriumacetat zugesetzt hat, um den pH-Wert der Lösung zwischen 7 und 8 zu halten
während der nachfolgenden Zugabe von Calciumchlorid, welches ein wenig HCl enthalten
kann. Danach wurden 60 ml einer halb gesättigten wäßrigen Lösung von Calciumchlorid
langsam zugesetzt. Die Zugabe erfolgte unter Umrühren bei 20°C. Die hierdurch- gefällten
Kristalle wurden mit Wasser und dann mit Aceton gewaschen und im Vakuum über Phosphorpentoxyd
getrocknet. Die Ausbeute war 55 g, und das Calciumsalz hatte eine Aktivität von
1554 internationalen Penicillineinheiten je mg, iodometrisch ermittelt, und enthielt
4,6011/0 Wasser (nach dem Fischer-Verfahren ermittelt). Die Löslichkeit im Wasser
bei 20°C war 1,10°% und bei 0° C 1,090/0. Die Differenz ist aber geringer als die
Versuchsgenauigkeit.
-
2. Einer Lösung von 0,37 g Natriumphenoxymethylpenicillinat (0,001
Mol) in 6 ml 80°/oigem Äthanol wurde eine Lösung von 0,17 g Calciumchlorid in 2
ml 80°/oigem Äthanol zugesetzt. Das gefällte Calciumphenoxymethylpenicillinat wurde
abfiltriert, mit Wasser und Aceton gewaschen und getrocknet. Die Ausbeute war 0,27
g, was 690/, der Theorie entspricht.
-
3. Einer Lösung von 0,37 g Ammoniumphenoxymethylpenicillinat (0,001
Mol) in 4 ml Wasser wurde eine Suspension von 0,04 g Calciumhydroxyd in Wasser zugesetzt.
Die Mischung wurde während 15 Minuten stark geschüttelt, wonach das gefällte Calciumphenoxymethylpenicillinat
abfiltriert, mit Wasser gewaschen und getrocknet wurde. Die Ausbeute war 0,20 g.
-
4. Einer Lösung von 0,35 g PhenoxyrnethylpenicilIin (0,001 Mol) in
einer Mischung von 8 ml Amylacetat und 2 ml Äthanol wurde eine Suspension von 0,04
g Calciumhydroxyd in 4 ml Wasser zugesetzt. Die Mischung wurde während 15 Minuten
geschüttelt, und die ausgeschiedenen Kristalle des Calciumsalzes wurden abfiltriert.
Die Ausbeute war 0,25 g, was 640/0 der Theorie entspricht.
-
5. Eine Lösung von 0,42 g Diisopropylamin-phenoxymethylpenicillinat
(0,001 Mol) in einer Mischung von 3 ml Wasser und 2 ml Äthanol wurde mit 0,4 ml
einer gesättigten wäßrigen Lösung von Calciumchlorid gemischt. Das ausgeschiedene
Calciumphenoxymethylpenicillinat wurde abfiltriert, mit Wasser gewaschen und getrocknet.
Die Ausbeute war 0,30 g, was 77,5 °/o der Theorie entspricht.
-
6. Einer Lösung von 0,42 g tertiär Butylamin-phenoxymethylpenicillinat
(0,001 Mol) in 3 ml Wasser wurde 0,4 ml einer gesättigten wäßrigen Lösung von Calciumchlorid
zugesetzt. Die Ausbeute von Calciumphenoxymethylpenicillinat war 0,37 g, was 95,5
°/o der Theorie entspricht.
-
7. Einer Lösung von 0,41 g Isopropylamin-phenoxymethylpenicillinat
(0,001 Mol) in einer Mischung von 3 ml Wasser und 1 ml Äthanol wurde 0,4 ml einer
gesättigten wäßrigen Lösung von Calciumchlorid zugesetzt. Das gefällte Calciumphenoxymethylpenicillinat
wurde abfiltriert, gewaschen und getrocknet. Die Ausbeute war 0,37 g.
-
B. Einer Lösung von 0,44 g N,N-dimethyl-ß-hydroxyäthylamin-phenoxymethylpenicillinat
(0,001 Mol) in 3 ml Wasser wurde 0,4 ml einer gesättigten wäßrigen Lösung von Calciumchlorid
zugesetzt. Die Ausbeute von Calciumphenoxymethylpenicillinat war 0,37 g.
-
9. Einer Lösung von 0,44 g 3-Methoxypropylaminphenoxymethylpenicillinat
(0,001 Mol) in 3 ml Wasser wurde eine gesättigte wäßrige Lösung von Calciumchlorid
zugesetzt. Die Ausbeute von Calciumphenoxymethyl penicillinat war 0,37 g.
-
10. Einer Suspension von 0,45 g Cyklohexylaminphenoxymethylpenicillinat
in 5 ml 96°/oigem Äthanol wurde eine Lösung von 0,1 g Calciumacetat in 1 ml Wasser
zugesetzt. Es bildete sich eine klare Lösung, aus welcher das Calciumphenoxymethylpenicilhnat
allmählich auskristallisierte. Die Ausbeute war 0,20 g, was 51,5 °/o der Theorie
entspricht.
-
11. Einer Lösung von 0,35 g Phenoxymethylpenicillin in 5 ml 96°/oigem
Äthanol wurde eine Lösung von 0,1 g Calciumazetat in 1 ml Wasser zugesetzt. Das
ausgeschiedene Calciumphenoxymethylpenicillinat wurde abfiltriert, mit Wasser und
Aceton gewaschen und getrocknet. Die Ausbeute war 0,30 g, was 72,5 °/o der Theorie
entspricht.
12. Einer Suspension von 0,35 g Phenoxymethylpenicillin
in 2 ml Wasser wurde eine Lösung von 0,3 g Calciumacetat in 3 ml Wasser zugesetzt.
Das Phenoxymethylpenicillin löste sich allmählich, und Calciumphenoxymethylpenicillinat
kristallisierte aus. Die Ausbeute war 0,36 g, was 93 °/o der Theorie entspricht.
-
13. Einer Suspension von 0,35 g Phenoxymethylpenicillin in 5 ml Wasser
wurde 0,5 g gefälltes Calciumkarbonat zugesetzt. Die Mischung wurde während 30 Minuten
kräftig geschüttelt, wonach das ausgeschiedene Calciumphenoxymethylpenicillinat
abfiltriert wurde. Die Ausbeute war 0,30 g, was 77,5 °/a der Theorie entspricht.
-
14. Einer Lösung von 0,35 g Phenoxymethylpenicillin in einer Mischung
von 5 ml Amylacetat und 0,5 ml Äthanol wurde eine Suspension von 0,5 g gefälltem
Calciumkarbonat in 5 ml Wasser zugesetzt. Die Mischung wurde während einer Stunde
stark geschüttelt, und das ausgeschiedene Calciumphenoxymethylpenicillinat wurde
abfiltriert, mit Wasser und Aceton gewaschen und dann getrocknet. Die Ausbeute war
0,25 g.
-
15. Einer Lösung von 11,5 g Natriumphenoxymethylpenicillinat in 72
ml Wasser wurde tropfenweise unter Umrühren eine Lösung von 3,66 g Calciumchlorid
in 12 ml Wasser zugesetzt. Das ausgeschiedene Calciumphenoxymethylpenicillinat wurde
abfiltriert, mit Wasser und Aceton gewaschen und dann bei 80°C getrocknet. Die Ausbeute
war 11,1 g, was 95,7°/o der Theorie entspricht.
-
Infolge der geringen Löslichkeit des beschriebenen Calciumphenoxymethylpenicillinats
läßt sich eine protrahierte Penicillinwirkung bei subkutaner intramuskulärer Injektion
von Suspensionen des Salzes erzielen. Zur Erhöhung der chemischen Stabilität des
Phenoxymethylpenicillins kann man dem Suspensionsmedium einen weiteren Gehalt von
Calciumionen einverleiben, außer denjenigen, die vom Calciumphenoxymethylpenicillinat
herrühren, indem man z. B. der Suspension ein lösliches Calciumsalz, z. B. Calciumchlorid,
zusetzen kann. Hierdurch reduziert man die Löslichkeit des Calciumphenoxymethylpenicillinats
und erhöht infolgedessen die chemische Stabilität desselben. Um das Ausscheiden
der suspendierten Kristalle in Form einer Schicht oder eines Kuchens zu verhindern,
welcher sich nicht leicht wieder im Medium suspendieren läßt, können Mittel zugesetzt
werden, die die Viskosität des Suspensionsmediums erhöhen. Derartige Mittel sind
wohlbekannt, und als Beispiele lassen sich nennen: Carboxymethylcellulose, Polyvinylpyrrolidon
und Gelatine. Ferner kann man zur Erleichterung der Neubildung der Suspension einen
oberflächenaktiven Stoff, z. B. Lecithin, oberflächenaktive Aminsa_lze, wie Cetylpyridiniumchlorid,
zusetzen.
-
Bei Anwendung einer solchen Suspension zur intramuskulären Injektion
auf gesunde Personen ermittelt man die in der folgenden Tabelle genannten Penicillinkonzentrationen
in dem Blutserum nach den angegebenen Intervallen, wenn jede Injektion 200 mg des
Calciumsalzes von Phenoxymethylpenicillin enthält. Zum Vergleich sind die Konzentrationen
des Penicillins im Blutserum nach Eingabe von 300 mg Procainpenicillin angegeben.
| Tabelle I |
| Calciumphenoxymethylpenicillinat in #t g je ml Serum |
| Person 1 Stunde 2 Stunden 4 Stunden |
| 8 Stunden 12 Stunden 24 Stunden |
| A 1,9 1,1 0,2 0,06 0,06 0,06 |
| B 0,7 0,6 0,3 0,25 0,15 0,06 |
| C 1,7 1,1 0,5 0,08 0,06 0,06 |
| D 1,8 0,8 0,1 0,07 0,06 0,06 |
| E 0,3 0,2 0,2 0,28 0,17 0,06 |
| Durchschnitt 1,3 0,76 0,26 0,15 0,10 0,06 |
| Procainpenicillin 0,59 0,42 0,40 0,45 0,38 0,04 |
Die Tabelle zeigt, daß im Laufe der zwei ersten Stunden das Calciumsalz höhere Penicillinkonzentrationen
im Serum erzeugt als Procainpenicillin sowie daß das Calciumsalz eine protrahierte
Wirkung hat, die ein weniger ausgeprägt ist als die des Procainpenicillins.
-
Präparate für orale Anwendung lassen sich in bekannter Weise und in
bekannten Formen herstellen als Pillen, Tabletten oder Kapseln. In untenstehender
Tabelle Il sind die Penicillinkonzentrationen im Serum gesunder Personen nach oraler
Eingabe einer Tablette von Calciumphenoxymethylpenicillinat mit einem Gehalt an
Phenoxymethylpenicillin von 200 mg mit denjenigen verglichen, welche bei Eingabe
von Tabletten des Kaliumsalzes vom Phenoxymethylpenicillin erreicht werden, wobei
ebenfalls jede Tablette 200 mg Phenoxymethylpenicillin enthielt.
| Tabelle II |
| Calciumphenoxypenicillinat in #tg je ml Serum |
| Person 1/E Stunde 1 Stunde 2 Stunden 4 Stunden 6 Stunden 7
Stunden |
| A 0,11 1,3 1,4 0,20 - - |
| B 0,24 1,2 0,9 0,15 - - |
| C # 0,22 1,8 2,4 0,28 0,04 0,03 |
| D . 0,08 1,3 0,61 0,12 - - |
| E 0,35 1,8 0,52 0,10 - - |
| Durchschnitt 0,20 1,5 1,2 0,17 - - |
| Noch Tabelle II |
| Kaliumphenoxypenicillinat in #t g je ml Serum |
| Person z/2 Stunde 1 Stunde 2 Stunden |
| 4 Stunden 6 Stunden |
| 7 Stunden |
| A 0,12 0,35 0,76 0,43 - - |
| B 0,26 1,1 0,82 0,14 - - |
| C 0,07 0,22 1,7 0,50 0,07 0,05 |
| D 0,40 1,1 0,90 0,13 - - |
| E 0,10 0,48 0,46 0,05 - - |
| Durchschnitt 0,19 0,65 0,93 0,25 - - |
Die Tabelle zeigt, daB das Calciumsalz in bezug auf Serumkonzentrationen dem Kaliumsalz
entspricht. Das Calciumsalz enthält aber nicht - wie das Kaliumsalz -andere Penicilline,
die von dem angewandten Mikroorganismus produziert sind, wie beispielsweise Penicillin
K.