DE60003509T2 - Herstellung von nicht-kristallinen und kristallinen Dihydratformen von Azithromycin - Google Patents

Description

• HINTERGRUND DER ERFINDUNG:
• 1. Gebiet der Erfindung:
• Azithromycin stellt den USAN-Freinamen (die in den USA übernommene generische Bezeichnung) des Azalids 9-Desoxo-9a-aza-9a-methyl-9a-homoerythromycin A dar, wobei der systematische Name 13-[(2,6-Didesoxy-3-C-methyl-1-3-O-methyl-α-L-ribohexopyranosyl)-oxy]-2-ethyl-3,4,10-trihydroxy-3,5,6,8,10,12,14-heptamethyl-11-{[3,4,6-tridesoxy-3-(dimethylamino)-β-D-xylo-hexopyranosyl-oxy]}-1-oxa-6-azacyclopentadecan-15-on lautet. Es ist ein halbsynthetisches Makrolid, das eine ausgezeichnete antimikrobielle Wirkung gegenüber grampositiven und einigen gramnegativen Bakterien zeigt (H. A. Kirst, G. D. Sides in Antimicrob. Agents. Chemother., Bd. 33, (1989), S. 1419–1422)]. Durch den klinischen Einsatz dieses Makrolids wird die Anwendung auf die Behandlung von opportunistischen Infektionen ausgedehnt. [F. Lecomte in Rev. Med. Interne, Bd. 19(4), (1998), S. 255–261; S. Alvarez-Elcoro in Mayo Clin. Proc., Bd. 74(6), (1999), S. 613–634 sowie J. Schatter in Lancet, Bd. 354(9179), (1999), S. 630–635].
• 2. Beschreibung des Standes der Technik:
• Die 1 zeigt die verschiedenen Synthesewege zum Azithromycin 1. Die Bezeichnungen der in der 1 dargestellten Zwischenprodukte sind in der folgenden Tabelle zusammengestellt:
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• In der folgenden Tabelle sind die Patente, Publikationen, Autoren und Anmelder zusammengefasst, welche die verschiedenen Synthesewege (A, B, D und E) zum Azithromycin 1 beschreiben.
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• Die Untersuchungen zur Strukturaufhellung, die mit Azithromycin 1 durchgeführt wurden, haben das Vorhandensein von zwei unterschiedlichen kristallinen Formen aufgezeigt: ein hygroskopisches Monohydrat und ein nichthygroskopisches Dihydrat, wobei das letztere für die Herstellung von Formulierungen bevorzugt wird, wie sie zu therapeutischen Behandlungen verwendet werden, und zwar gemäß der Beschreibung in der EP-0 298 650.
• Das Azithromycin•Dihydrat lässt sich leicht vom hygroskopischen Azithromycin mittels der folgenden differenzierenden analytischen Testverfahren unterscheiden:
• a) Die Form des Dihydrats hält seinen prozentualen Wassergehalt bei Werten von 4,5–5% konstant, welche äußerst nah am theoretischen Wert von 4,6% liegen.
• b) Die Analyse von Azithromycin•Dihydrat mittels Differenzkalorimetrie (DSC) offenbart die Anwesenheit einer einfachen Endothermie, die im Bereich von 115 und 135 schwanken kann, wobei während des Prozesses eine Energieabsorption im Bereich von 27 bis 34 cal pro g stattfindet.
• c) Jede kristalline Form zeigt ihr eigenes charakteristisches Röntgendiffraktionsspektrum.
• d) Die Infrarotspektren beider kristalliner Formen in KBr zeigen klar unterscheidende Merkmale:
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• Es wurden bislang auch zwei andere Synthesenbeschrieben, die das Azithromycin 1 als Form liefern, die sich von den vorstehend erwähnten kristallinen Formen unterscheiden. In diesen Fällen lässt sich das Azithromycin durch einfaches Evaporieren bis zur Trockne gewinnen. In diesen Publikationen findet sich jedoch keine Bezugnahme auf den kristallinen Zustand des so erhaltenen Azithromycins.
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• In der folgenden Tabelle sind die verschiedenartigen Vorgehensweisen für die Synthese der beiden kristallinen Formen von Azithromycin 1 zusammengefasst:
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• In dem Patent (Patentanmeldung) WO 99/58 541 wird Azithromycin in einer stabilen wasserfreien Form oder in Form eines Solvats mit einem halogenfreien Lösungsmittel mit Ausnahme von Wasser beansprucht. Das Produkt wird durch das Entfernen des halogenfreien Lösungsmittels aus dem Reaktionsgemisch gewonnen, wobei so lange bis zur Trockne evaporiert wird, bis das Auskristallisieren oder Ausfällen eintritt, oder es wird durch Extraktion und Ausfällen oder Auskristallisieren gewonnen. Da in diesem (dieser) Patentpublikation) keine klare Bezugnahme auf die Art der kristallinen Beschaffenheit des Produkts zu finden ist, wurde das angeführte Patent nicht in einer der vor-stehenden Tabellen mit eingeschlossen.
• BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG:
• – In erster Linie wird durch die Erfindung ein Verfahren zur Synthese von nichtkristallinem Azithromycin mittels der Gefriertrocknung (Lyophilisierung) von Lösungen aus Azithromycin•Monohydrat in aliphatischen Alkoholen oder cyclischen Ethern wie in tert.-Butanol (2-Methyl-2-propanol) oder 1,4-Dioxan geschaffen.
• – In zweiter Linie wird gemäß der Erfindung die Charakterisierung von nichtkristallinem Azithromycin und seiner eindeutigen Differenzierung gegenüber den kristallinen Formen (Dihydrat und Monohydrat) unter Einsatz der folgenden Methoden beschrieben:
• – Infrarot – Spektroskopie
• – Differenzkalorimetrie (Differential Scan Colorimetry/DSC)
• – Röntgendiffraktion (Röntgenspektrogramm)
• – Hygroskopizität
• – Analyse der Kristallbeschaffenheit mittels der Mikroskopie mit polarisiertem Licht
• Die Vorgehensweise in Form des vorliegenden Erfindungsgegenstandes weist gegenüber den zuvor beschriebenen Verfahren Vorteile auf, und zwar im wesentlichen im industriellen Maßstab aufgrund der Tatsache, dass die Lyophilisierung eine Technik darstellt, welche ausgezeichnete Ergebnisse im Hinblick auf Homogenität, Reinheit und die Übereinstimmung der analytischen Werte verschiedener Chargen ergibt.
• Die Unterschiede, wie sie zwischen dem kristallinen Azithromycin•Dihydrat und dessen nichtkristalliner Form unter Einsatz der vorstehend erwähnten Methoden beobachtet werden, sind unten stehend aufgezeigt:
• 1. Infrarot – Spektren (KBr), die mit dem Gerät FT-IR Nicolet^® Impact aufgezeichnet wurden, sind bei beiden Formen des Azithromycins klar unterschiedlich. In der 2 sind die Spektren wiedergegeben, von denen die höchst signifikanten Banden in der folgenden Tabelle zusammengefasst sind:
  
• 2. In der 3 sind Thermogramme gezeigt, die unter Abtasten zwischen 20 und 300°C unter Stickstoff bei einer Aufheizrate von 5°C pro Minute erhalten wurden. Das Thermogramm der nichtkristallinen Form zeigt keinerlei Schmelzspitze (Schmelzmaximum), was deren klare Unterscheidung von der Form des entsprechenden kristallinen Dihydrats von Azithromycin bedingt.
• 3. Die Röntgendiffraktionsspektren wurden mit einem Philips^® PW 1710 Diffraktometer aufgezeichnet. Im Hinblick darauf, dass das Spektrum, welches dem nichtkristallinen Azithromycin (4) entspricht, durch die Abwesenheit der definierten Maxima charakterisiert ist, wird dieser Feststoff als amorph betrachtet.
• 4. Hygroskopische Eigenschaften: Es wurden 2 verschiedene Proben von nichtkristallinem Azithromycin mit einem Gehalt von 3% Wasser in einer Atmosphäre mit mehr als 75% relativer Feuchtigkeit aufbewahrt. Nach 8 Stunden betrug ihr Wassergehalt 5,3%, wogegen die zweite Probe nach 72 Stunden 9,9% enthielt. Das nichtkristalline Azithromycin ist somit mäßig hygroskopisch.
• 5. Untersuchungen zu den kristallinen Eigenschaften (Mikroskopie mit polarisiertem Licht), die mit dem nichtkristallinen Azithromycin durchgeführt wurden, waren negativ, da seine Teilchen keine zwei unterschiedlichen Refraktionsindices zeigten.
• EXPERIMENTELLER TEIL:
• – Synthese des 11,12-Hydrogenorthoborats von 9-Desoxo-9a-aza-11,12-desoxy-9a-homoerythromycin A:
• Es werden 89 g 9-Desoxo-6-desoxy-6,9-epoxy-9,9a-dihydro-9a-aza-homoerythromycin A in 450 ml Methanol aufgelöst und bis in den Bereich zwischen –5° und –10°C heruntergekühlt. Während die Temperatur in dem spezifizierten Intervall gehalten wird, werden 16 Portionen von jeweils 2,2 g Natriumborhydrid hinzugefügt. Die Temperatur und Rührbedingungen werden noch für 2 weitere Stunden beibehalten, wobei die Temperatur der Reaktionscharge auf 20°C ansteigen kann. Nach 20 Stunden wurde das Methanol bis zur Trockne abgedampft. Der Rückstand wird in 500 ml Methylenchlorid und 750 ml Wasser aufgelöst und 30 Minuten lang geschüttelt. Die organische Phase wird abgetrennt und die wässrige Phase mit 250 ml Methylenchlorid extrahiert. Die organischen Phasen werden miteinander vereinigt, über Celite abfiltriert, mit wasserfreiem Natriumsulfat getrocknet und bis zur Trockne eingeengt, wobei die Ausbeute an 11,12-Nydrogenorthoborat von 9-Desoxo-9a-aza-11,12-desoxy-9a-homoerythromycin A beträgt.
  IR (KBr) v_max = 3500, 2980, 2960, 1730, 1470, 1390, 1170, 1090, 1060 cm^{–1
  1}H-NMR (CDCl₃) (partiell) δ = 2.21 (NMe₂), 3.27 (OMe) ppm;
  ¹³C-NMR (CDCl₃) (partiell) δ = 180.0 (C = 0), 79.63 (C₁₁), 76.46 (C₁₂), 58.7 (C₁₀), 57.1 (C₉), 49.4 (OMe), 40.2 (NMe₂) ppm;
  ¹¹B-NMR (CDCl₃) δ = 9.9 ppm ω½ = 200 Hz
  TLC R_f = 0,28 (Petroleumether : Ethylacetat : Diethylamin = 75 : 25 : 10) Entwickler: Ethanol/Vanillin (Schwefelsäure)
• – Synthese des 11,12-Hydrogenorthoborats von 9-Desoxo-9a-aza-11,12-desoxy-9a-methyl-9a-homoerythromycin A:
• Es werden 50 g 11,12-Hydrogenorthoborat von 9-Desoxo-9a-aza-11,12-desoxy-9a-homoerythromycin A in 500 ml Chloroform aufgelöst und sodann ein Gemisch aus 5,5 ml Ameisensäure und 11,75 ml wässrigem, 35–40%igen Formaldehyd hinzugefügt. Das Reaktionsgemisch wird unter Druck 14 Stunden lang erhitzt und anschließend auf 15–20°C heruntergekühlt. Dann werden 500 ml Wasser hinzugegeben und das Gemisch durch Zugabe von 20%iger Schwefelsäure auf einen pH von 4 eingestellt. Das Gemisch wird 15 Minuten lang geschüttelt und die untere organische Schicht abgetrennt. Die alkalische wässrige Phase wird zweimal mit je 100 ml Methylenchlorid extrahiert. Die organischen Phasen werden miteinander vereinigt, über Celite abfiltriert, mit wasserfreiem Natriumsulfat getrocknet und bis zur Trockne eingeengt. Der so erhaltene Rückstand wird zweimal mit 250 ml Ethylether gewaschen, wonach die Ausbeute an 11,12-Hydrogenorthoborat von 9-Desoxo-9a-aza-11,12-desoxy-9a-methyl-9a-homoerythromycin A 29 g beträgt.
  IR (KBr) v_max = 3500, 1730, 1470, 1390, 1090, 1070 cm^{–1
  1}H-NMR (CDCl₃) (partiell) δ = 2.00 (NMe₂), 2.30 (NMe), 3.37 (OMe) ppm;
  ¹³C-NMR (CDCl₃) (partiell) δ = 179.9 (C = 0), 79.40 (C₁₁), 77.09 (C₁₂), 68.84 (C₉), 64.08 (C₁₀) 49.36 (OMe), 40.18 (NMe₂), 34.39 (NMe) ppm;
  ¹¹B-NMR (CDCl₃) δ = 10,1 ppm ω½ = 180 Hz
  m/e M⁺ = 775.5
  TLC R_f = 0,38 (Petroleumether : Ethylacetat : Diethylamin = 75 : 25 : 10) Entwickler: Ethanol/Vanillin (Schwefelsäure)
• – Synthese des 11,12-Hydrogenorthoborats von 9-Desoxo-9a-aza-11,12-desoxy-9a-methyl-9a-homoerythromycin A. Herstellung von 9-Desoxo-9a-aza-methyl-9a-homoerythromycin A (Azithromycin):
• Es werden 22 g 11,12-Hydrogenorthoborat von 9-Desoxo-9a-aza-11,12-desoxy-9a-methyl-9a-homoerythromycin A in 250 ml Acetonitril aufgelöst, wozu im Anschluß daran 125 ml Wasser hinzugegeben werden. Zu dem Gemisch wird so viel 20%ige Schwefelsäure hinzugefügt, bis ein pH-Wert von 2 erreicht ist, wobei 30 Minuten lang weiter gerührt wird. Die wässrige Lösung wird in ein Gemisch aus 350 ml Methylenchlorid und 350 ml Wasser gegossen und unmittelbar darauf 48%iger Ätzkalk (Calciumoxid) hinzugefügt, bis ein pH-Wert von 9 erreicht ist. Das Gemisch wird 15 Minuten lang geschüttelt und die untere organische Schicht abgetrennt. Die alkalische wässrige Phase wird zweimal mit je 100 ml Methylenchlorid extrahiert. Die miteinander vereinigten organischen Phasen werden über Celite abfiltriert und bis zur Trockne eingeengt. Der Rückstand wird in 50 ml Ethanol aufgelöst und während der Dauer von 30 Minuten eine Menge von 60 ml Wasser hinzugegeben. Das Ganze wird für 2 Stunden der Ausfällung überlassen, sodann der Feststoff durch Abfiltrieren aufgesammelt und bei 40°C unter Vakuum getrocknet, wobei die Ausbeute an 9-Desoxo-9a-aza-9a-methyl-9a-homoerythromycin A (Azithromycin•Monohydrat) 15 g beträgt.
  IR (KBR) v_max = 3500, 3000, 2970, 1740, 1470, 1380, 1280, 1060 cm^{–1
  1}H-NMR (CDCl₃) (partiell) δ = 2.31 (NME₂), 2.34 (NMe), 3.38 (OMe) ppm;
  ¹³C-NMR (CDCl₃) (Partiell) δ = 178.9 (C = 0), 73.08 (C₁₂), 72.32 (C₁₁), 69.88 (C₉), 62.43 (C₁₀). 49.37 (OMe), 40.23 (NMe₂) ppm;
  m/e M⁺ = 749.5
  HPLC: entspricht der USP XXIII
  TLC R_f = 0,62 (Petroleumether : Ethylacetat : Diethylamin = 75 : 25 : 10) Entwickler: Ethanol : Vanillin (Schwefelsäure)
• – Herstellung von nichtkristallinem 9-Desoxo-9a-aza-9a-methyl-9a-homoerythromycin A:
• Es werden 5 g kristallines Azithromycin•Monohydrat in 25 ml tert.-Butanol unter Erwärmen auf 30°C aufgelöst. Diese Lösung wurde abfiltriert und in einem Kältebad verfestigt. Das Lösungsmittel wird bei Raumtemperatur und (einem Druck von) 10^–2 mm Hg sublimiert. Der so gewonnene Feststoff wird bei 80 mm Hg und 40°C getrocknet, wobei die Ausbeute an nichtkristallinem Azithromycin 5 g beträgt.
  IR (KBR) v_max = 3500, 1740, 2970, 1280, 1257 cm^–1 (siehe 2);
  ¹H-NMR (CDCl₃), ¹³C-NMR (CDCl₃), m/e, TLC und HPLC sind mit den Werten gemäß vorstehendem Beispiel identisch;
  % H₂O (K.F.) = 3,0%;
  DSC: siehe 3;
  Röntgendiffraktion: siehe 4.

Claims (4)

1. Verfahren zur Synthese von 9-Desoxo-9a-aza-9a-methyl-9a-homoerythromycin A (Azithromycin) in dessen nichtkristalliner Form, dadurch gekennzeichnet, dass eine Lösung von kristallinem Azithromycin•Monohydrat in aliphatischen Alkoholen oder cyclischen Ethern gefriergetrocknet (lyophilisiert) wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem das für die Gefriertrocknung verwendete Lösungsmittel in Form von tert.-Butanol vorliegt.
3. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem das für die Gefriertrocknung verwendete Lösungsmittel in Form von tert-Butanol vorliegt.
4. Verfahren zur Synthese von 9-Desoxo-9a-aza-9a-methyl-9a-homoerythromycin A (Azithromycin) in dessen nichtkristalliner Form, dadurch gekennzeichnet, dass – das 11,12-Hydrogenorthoborat von 9-Desoxo-9a-aza-11,12-desoxy-9a-methyl-9a-homoerythromycin A in einem organischen Lösungsmittel (Ethylacetat, Acetonitril, Methanol oder Ethanol) durch die Aktivität einer verdünnten Säure (Schwefelsäure, Salzsäure oder Oxalsäure) bei Raumtemperatur und einem pH-Bereich zwischen 2 und 4 zur Gewinnung von Azithromycin•Monohydrat hydrolysiert wird, und – die Lösung des Azithromycin•Monohydrats in tert.-Butanol lyophilisiert wird.