DE4307422B4

DE4307422B4 - Verfahren zur Herstellung von Clavulansäuresalzen

Info

Publication number: DE4307422B4
Application number: DE4307422A
Authority: DE
Inventors: Franz Dr. Krenmüller; Harald Dr. Summer
Original assignee: Sandoz AG
Current assignee: Sandoz AG
Priority date: 1992-03-10
Filing date: 1993-03-09
Publication date: 2004-11-25
Anticipated expiration: 2013-03-10
Also published as: CN1150153A; DK26093A; GB2264944B; NO930829L; AU3407093A; JP2817563B2; USH2158H1; FR2688506A1; ATA47292A; SE9300758D0; US20010036940A1; AT400033B; IE70926B1; ITRM930147A0; IT1261213B; FI101965B; DK26093D0; FR2688506B1; GB9304704D0; ITRM930147A1

Abstract

Verfahren zur Herstellung von Clavulansäure in der Form eines pharmazeutisch anwendbaren Alkali- oder Erdalkalisalzes ausgewählt aus der Gruppe Natrium, Kalium, Calcium und Magnesium, umfassend die Bildung vom 2-Amino-2,4,4-trimethylpentansalz der Clavulansäure und die Ueberführung dieses Salzes in ein pharmazeutisch anwendbares Alkali- oder Erdalkalisalz der Clavulansäure ausgewählt aus der Gruppe Natrium, Kalium, Calcium und Magnesium.

Description

Die Erfindung berifft ein neues Verfahren zur Herstellung von pharmazeutisch anwendbaren Clavulansäuresalzen.
Clavulansäure ist wegen ihrer hemmenden Wirkung auf β-Lactamasen von speziellem Interesse als Zusatz für β-Lactamantibiotika-Formulierungen. β-Lactamasen sind Enzyme, welche den β-Lactamring von Penicillinen und Cephalosporinen öffnen, wodurch deren antibakterielle Wirksamkeit verloren geht. β-Lactamasen werden von vielen Bakterien gebildet und sie sind die Ursache für deren Viderstandsfähigkeit gegenüber Penicillinen und Caphalosporinen (Resistenzbildung). Es hat sich deshalb als vorteilhaft erwiesen, β-Lactamantibiotika im Gemisch mit Clavulansäure oder ihren pharmazeutisch anwendbaren Salzen anzuwenden, wobei die Virksamkeit des β-Lactams auch in Gegenwart von β-Lactamasen produzierenden Bakterien voll erhalten wird. Ein Beispiel hiefür ist die im Handel befindliche Kombination von Amoxicillin und Clavulansäure-Kaliumsalz, welche breite Anwendung bei der Bekämpfung von Infektionskrankheiten besitzt.
Clavulansäure wird durch Fermentation von Streptomyces clavuligerus erhalten und durch komplizierte, z.B. in DOS 2 517 316 beschriebene Verfahren isoliert und gereinigt. Mach Abtrennung der Zellmasse wird das Filtrat angesäuert, und die Clavulansäure mit einem organischen Lösungsmittel, z.B. n-Butanol, extrahiert. Nach neuerlicher Rückextraktion in wässrige Lösung schliessen technologisch aufwendige und wirtschaftlich teure Reinigungsverfahren, wie Chromatographie über Ionenaustauscher oder Gelchromatographie, an. In EP-B-00 26 044 wird die Verwendung des tert.Butylaminsalzes der Clavulansäure als Zwischenprodukt bei deren Isolierung beschrieben. Das Salz wird dabei aus acetonhaltigen organischen Lösungsmittelgemischen als Aceton-Solvat auskristallisiert. Durch das Mitausscheiden von Aceton mit dem tert.Butylaminsalz der Clavulansäure kommt es zur Verschleppung dieses Lösungsmittels in das Reaktionsgemisch bei der Umwandlung in pharmazeutisch anwendbare Clavulansäuresalze, wodurch das Aufarbeiten und die Recyclierung der Lösungsmittel erschwert werden.
In der EP-A-0 387 178 wird die Verwendung von organischen Aminsalzen der Clavulansäure zu deren Isolierung beschrieben, wobei das Amin primär, sekundär oder tertiär sein und mit aliphatischen Kohlenwasserstoffresten mit bis zu 7 C-Atomen oder mit aromatischen Resten substituiert sein kann. Es wurden verschiedene Beispiele von kristallinen Aminsalzen der Clavulansäure offenbart. Es gelang uns jedoch nicht, diese Aminsalze in kristalliner Form herzustellen mit Ausnahme von den Basen sek.Butylamin und Benzyl-tert.butylamin. Während die erstere zum Aminsalz der Clavulansäure nur langsam und mit geringer Kristallisierungsneigung unter Beeinträchtigung der Reinheit des Salzes führt, ist das zweite Amin unüblich und sehr teuer.
Die erwähnten Aminsalze der Clavulansäure werden für die pharmazeutische Anwendung des Wirkstoffes vorzugsweise in ihre pharmazeutisch anwendbaren Alkalisalze, insbesondere in das Kaliumsalz, überführt. Dies geschieht durch Auflösung des Aminsalzes in einem Lösungsmittel gegebenenfalls unter Zugabe von Wasser und Zusatz einer Lösung eines leicht löslichen Alkalisalzes, z.B. Natrium- oder Kalium-2-ethylhexancarbonsäuresalz, wobei das schwerlösliche Alkalisalz der Clavulansäure auskristallisiert und isoliert werden kann. Wegen der schlechten Löslichkeit der genannten Aminsalze in geeigneten organischen Lösungsmitteln ist es notwendig, diesen Wasser zuzufügen, wodurch die Löslichkeit verbessert wird. Dieser notwendige Zusatz erhöht jedoch in unerwünschter Weise die Löslichkeit des später ausgefällten Alkalisalzes der Clavulansäure und kann so zu Ausbeuteverlusten führen.
Es gab daher einen Bedarf für ein verbessertes Verfahren zur Herstellung von pharmazeutisch anwendbaren Salzen der Clavulansäure.
Es wurde überrachenderweise gefunden, dass dieses Ziel mit der Verwendung eines spezifischen Amins der Clavulansäure erreicht werden kann.
Die vorliegende Erfindung betrifft daher ein Verfahren zur Herstellung von Clavulansäure in der Form eines pharmazeutisch anwendbaren Alkali- oder Erdalkalisalzes ausgewählt aus der Gruppe Natrium, Kalium, Calcium und Magnesium, umfassend die Bildung vom 2-Amino-2,4,4-trimethylpentansalz der Clavulansäure und die Ueberführung dieses Salzes in ein pharmazeutisch anwendbares Alkali- oder Erdalkalisalz der Clavulansäure ausgewählt aus der Gruppe Natrium, Kalium, Calcium und Magnesium.
Clavulansäure kann als das 2-Amino-2,4,4-trimethylpentansalz vorteilhaft in hoher Ausbeute und hoher Reinheit aus einer organischen Lösung von verunreinigter Clavulansäure, die z.B. durch Extraktion mit einem organischen Lösungsmittel aus dem Fermentationsbrei oder dessen Filtrat erhalten wird, isoliert werden. Das 2-Amino-2,4,4-trimethylpentansalz der Clavulansäure ist in der DOS 2 733 230 offenbart, jedoch nur im Hinblick auf seine Verwendung in pharmazeutischen Formulierungen und nicht für die Isolierung und Reinigung der Clavulansäure.
Insbesondere berifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Herstellung von pharmazeutisch anwendbaren Salzen der Clavulansäure dadurch gekennzeichnet, dass man

a) eine Lösung von Clavulansäure, in einem organischen Lösungsmittel, mit 2-Amino-2,4,4-trimethylpentan zusammenbringt
b) das 2-Amino-2,4,4-trimethylpentansalz der Clavulansäure isoliert und
c) das 2-Amino-2,4,4-trimethylpentansalz der Clavulansäure in ein pharmazeutisch anwendbares Alkali- oder Erdalkalisalzes ausgewählt aus der Gruppe Natrium, Kalium, Calcium und Magnesium der Clavulansäuree umwandelt.

Die vorliegende Erfindung betrifft ferner die Verwendung des 2-Amino-2,4,4-trimethylpentansalzes der Clavulansäure als Zwischenprodukt bei der Herstellung von pharmazeutisch anwendbaren Salzen der Clavulansäure.
Pharmazeutisch anwendbare Salze der Clavulansäure umfassen Alkali- und Erdalkalisalze, z.B. Natrium, Kalium, Calcium oder Magnesium. Das Natrium- und das Kaliumsalz sind ganz besonders geeignet. Bevorzugt ist das Kaliumsalz.
Das erfindungsgemässe Verfahren kann beispielsweise folgendermassen ausgeführt werden:
Eine Lösung von Clavulansäure in einem organischen Lösungsmittel, vorzugsweise in einem mit Wasser nicht oder nur teilweise mischbaren Keton, Alkohol oder Ester, wie Diethylketon, Methylisobutylketon, Cyclohexanon, n-Butanol, Cyclohexanol, Ethylacetat, n-Buhylacetat, vorzugsweise Methylisobutylketon oder Ethylacetat, wie sie durch Extraktion von Clavulansäure aus dem Fermentationsbrei oder eines davon abgeleiteten Filtrates anfällt, wird schonend, z.B. durch Azeotroptrocknung im Vakuum oder Zugabe von Trocknungsmitteln, z.B. von Magnesiumsulfat, von Restwasser befreit. Dann wird 2-Amino-2,4,4-trimethylpentan rein oder als Lösung zugegeben, wobei sich das entsprechende Aminsalz der Clavulansäure als Feststoff ausscheidet. Das Verfahren wird bei jeder nicht-extremen Temperatur durchgeführt, im allgemeinen sind Temperaturen zwischen 0° und 35°C geeignet, z.B. Temperaturen zwischen 0-25°C. Das ausgefallene Salz wird durch Abfiltrieren und Waschen isoliert und nach Trocknung oder lösungsmittelfeucht weiterverarbeitet.
Falls erwünscht, kann das 2-Amino-2,4,4-trimethylpentansalz der Clavulansäure durch Umkristallisierung gereinigt werden. Die Umkristallisierung kann durch Lösen des 2-Amino-2,4,4-trimethylpentansalzes der Clavulansäure in einem geeigneten Lösungsmittel oder Lösungsmittelgemisch, wie einem Alkohol, z.B. Methanol, Aethanol oder Isopropanol, oder Wasser oder einem Gemisch von Wasser und einem mit Wasser mischbaren organischen Lösungsmittel, wie Isopropanol, Tetrahydrofuran oder Aceton, durchgeführt werden. Die Ausscheidung erfolgt durch Zugabe eines Lösungsmittels, in dem das 2-Amino-2,4,4-trimethylpentansalz der Clavulansäure wenig löslich ist, wie z.B. Tetrahydrofuran, Aceton, Diethylketon, Methylisobutylketon, Methyl-ter.butylether oder n-Butylacetat.
Zur Ueberführung des 2-Amino-2,4,4-trimethylpentansalzes der Clavulansäure in ein pharmazeutisch anwendbares Salz der Clavulansäure wird das zwischenisolierte Aminsalz in einem organischen Lösungsmittel, vorzugsweise in einem Alkohol, wie Ethanol, Isopropanol oder Butanol, gelöst, wobei es nicht notwendig ist, zur Verbesserung der Löslichkeit Wasser zuzusetzen. Eine Lösung des gewünschten Alkali- oder Erdalkalimetallsalzes als Salz einer organischen Carbonsäure wird hinzugefügt. Beispiele von geeigneten Carbonsäuren sind Acetat, Propionat oder 2-Ethylhexanoat. Vorzugsweise werden Salze der 2-Ethylhexansäure verwendet. Diese Säure bildet sowohl leicht lösliche Alkali-, als auch 2-Amino-2,4,4-trimethylpentan-Salze in dem verwendeten Lösungsmittel. Das gewünschte pharmazeutisch anwendbare Salz der Clavulansäure wie ein Alkali- oder Erdalkalimetallsalz, z.B. das Kaliumsalz der Clavulansäure, fällt dabei in hoher Reinheit und Ausbeute aus und wird durch Abfiltrieren, Waschen und Trocknen isoliert.
Das 2-Amino-2,4,4-trimethylpentansalz der Clavulansäure hat gegenüber den in der EP-B-0026044 und EP-A-0387178 für die Isolierung und Reinigung verwendeten Aminsalzen der Clavulansäure deutliche Vorteile. Ein wesentlicher Vorteil des erfindungsgemässen Aminsalzes der Clavulansäure ist es, dass es aus der Lösung in einem für die Extraktion geeigneten Lösungsmittel ohne Zusatz von Aceton in kristalliner Form ausgefällt werden kann. Dadurch wird die aus ökologischen Gründen immer wichtiger werdende Rückgewinnung der verwendeten Lösungsmittel wesentlich vereinfacht. Wenn nur ein Lösungsmittel für die Extraktion verwendet wird, ist dessen Rückgewinnung einfacher. Ein weiterer Vorteil ist die rasche Kristallisation des 2-Amino-2,4,4-trimethylpentansalzes der Clavulansäure, sowie die leichte Handels-Verfügbarkeit der zugrundegelegten Base 2-Amino-2,4,4-trimethylpentan.
Das vorliegende Verfahren ist für industriellen Massstab geeignet.
In den folgenden Beispielen, die die Erfindung näher erläutern sollen ohne sie einzuschränken, erfolgen alle Temperaturangaben in Celsiusgraden.
Beispiel 1:
100 ml einer getrockneten Methylisobutylketonlösung, die 30 g/l Clavulansäure enthält, werden unter Rühren mit 2,5 ml 2-Amino-2,4,4-trimethylpentan versetzt. Das Gemisch wird 30 Minuten bei Raumtemperatur gerührt, auf 5° gekühlt und 2 Stunden bei dieser Temperatur gerührt. Der ausgefallene Niederschlag wird abfiltriert, mit Methylisobutylketon gewaschen und bei 30° in Vakuum getrocknet. Man erhält 4,7 g (Ausbeute 95%) kristallines 2-Amino-2,4,4-trimethylpentan-clavulansäure-Salz.
Beispiel 2:
130 ml einer getrockneten Ethylacetatlösung, die 26 g/l Clavulansäure enthält, werden unter Rühren mit einer Lösung von 3 ml 2-Amino-2,4,4-trimethylpentan in 25 ml Ethylacetat versetzt. Das Gemisch wid 30 Minuten bei Raumtemperatur gerührt, auf 15° gekühlt und 3 Stunden bei dieser Temperatur gerührt. Der ausgefallene Niederschlag wird abfiltriert, mit Ethylacetat gewaschen und bei 30° in Vakuum getrocknet. Man erhält 5,2 g (Ausbeute 93%) kristallines 2-Amino-2,4,4-trimethylpentan-clavulansäure-Salz.
Beispiel 3:
Zu 4.0 1 trockener Ethylacetatlösung von Clavulansäure, die durch Extraktion eines Fermentationsbreis mit Ethylacetat und Konzentration der organischen Schicht durch Vakuum-Destillation erhalten ist, werden 235 ml 2-Amino-2,4,4-trimethylpentan gegeben. Das Gemisch wird bei Raumtemperatur 2 Stunden gerührt, auf 5° gekühlt und über Macht bei dieser Temperatur gerührt. Der ausgefallene Niederschlag wird abfiltriert, mit Ethylacetat gewaschen und bei 30° in Vakuum getrocknet. Man erhält kristallines 2-Amino-2,4,4-trimethylpentan-clavulansäure-Salz.
Beispiel 4:
4,0 g 2-Amino-2,4,4-trimethylpentan-clavulansäure-Salz aus Beispiel 1 oder 2 werden in 150 ml Isopropanol bei 20° gelöst und 6,7 ml einer 2 M Lösung von Kalium-2-ethylhexanoat in Isopropanol zugegeben. Das Gemisch wird 30 Minuten bei 20° gerührt und danach 2 Stunden auf 0-5° gekühlt. Der Niederschlag wird abfiltriert, mit Isopropanol gewaschen und im Vakuum bei 30° getrocknet. Man erhält 2,7 g (Ausbeute 95%) kristallines Kalium-clavulanat.

Claims

Verfahren zur Herstellung von Clavulansäure in der Form eines pharmazeutisch anwendbaren Alkali- oder Erdalkalisalzes ausgewählt aus der Gruppe Natrium, Kalium, Calcium und Magnesium, umfassend die Bildung vom 2-Amino-2,4,4-trimethylpentansalz der Clavulansäure und die Ueberführung dieses Salzes in ein pharmazeutisch anwendbares Alkali- oder Erdalkalisalz der Clavulansäure ausgewählt aus der Gruppe Natrium, Kalium, Calcium und Magnesium.
Verfahren zur Herstellung eines pharmazeutisch anwendbaren Alkali- oder Erdalkalisalzes der Clavulansäure ausgewählt aus der Gruppe Natrium, Kalium, Calcium und Magnesium, dadurch gekennzeichnet, dass man a) eine Lösung von Clavulansäure, in einem organischen Lösungsmittel, mit 2-Amino-2,4,4-trimethylpentan zusammenbringt b) das 2-Amino-2,4,4-trimethylpentansalz der Clavulansäure isoliert und c) das 2-Amino-2,4,4-trimethylpentansalz der Clavulansäure in ein pharmazeutisch anwendbares Alkali- oder Erdalkalisalzes ausgewählt aus der Gruppe Natrium, Kalium, Calcium und Magnesium der Clavulansäure umwandelt.
Verfahren zur Herstellung von einem pharmazeutisch anwendbaren Alkali- oder Erdalkalisalzes ausgewählt aus der Gruppe Natrium, Kalium, Calcium und Magnesium der Clavulansäure, dadurch gekennzeichnet, dass man das 2-Amino-2,4,4-trimethylpentansalz der Clavulansäure in ein pharmazeutisch anwendbares Salz der Clavulansäure überführt.
Verfahren gemäss Anspruch 1, 2 oder 3, wobei das pharmazeutisch anwendbare Salz das Kaliumsalz der Clavulansäure ist.
Verfahren gemäss Anspruch 2 worin das Lösungsmittel ausgewählt ist aus Diethylketon, Cyclohexanon, Methylisobutylketon, Cyclohexanol, n-Butanol, Ethylacetat oder n-Butylacetat.
Verwendung des 2-Amino-2,4,4-trimethylpentansalzes der Clavulansäure als Zwischenprodukt bei der Herstellung von pharmazeutisch anwendbaren Salzen der Clavulansäure.
Verfahren gemäss Anspruch 2 dadurch gekennzeichnet, dass die organische Lösung der Clavulansäure in Schritt a) durch Extraktion eines Fermentationsbreis oder durch ein davon abgeleiteten Filtrates erhalten wurde.