СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ДИНАТРИЕВОЙ СОЛИ 21-ФОСФАТА ДЕКСАМЕТАЗОНА, ПРИМЕНЯЕМОЙ ДЛЯ ЛЕЧЕНИЯ ПАЦИЕНТОВ С КОРОНАВИРУСНОЙ ИНФЕКЦЕЙ (COVID-19)
METHOD FOR SYNTHESISING DISODIUM SALT OF DEXAMETHASONE 21-PHOSPHATE APPLIED FOR TREATING PATIENTS WITH CORONAVIRUS INFECTION (COVID-19)

Область техники
Настоящее изобретение относится к области органического синтеза, конкретно касается получения водорастворимых производных стероидных соединений (кортикостероидов), таких как дексаметазон, и может быть использовано в химической и фармацевтической отраслях промышленности, а также в промышленной биотехнологии, для производства стероидных медицинских препаратов, используемых для лечения пациентов с тяжелым протеканием коронавирусной инфекции (COVID-19).
Уровень техники
21
Кортикостероидные С-моноэфиры фосфорной кислоты являются важными предшественниками в производстве водорастворимых лекарственных форм стероидных противовоспалительных препаратов, применяемых в виде натриевых солей, таких как преднизолон, дексаметазон, бетаметазон [https://www.rlsnet.ru/].
Динатриевая соль 21-фосфата дексаметазона (CAS № 2392-39-4) является водорастворимым производным дексаметазона (11β,17α,21-тригидрокси-9α-фтор-16α-метилпрегна-1,4-диен-3,20-дион, CAS № 50-02-2) – кортикостероидного препарата, обладающего десенсибилизирующим, противошоковым, иммунодепрессивным, противоаллергическим, противовоспалительным действием. Динатриевую соль 21-фосфата дексаметазона применяют в форме раствора для парентерального и местного (в т.ч. конъюнктивального) введения. Это соединение может быть использовано как активный ингредиент не только в инъекционных формах препаратов и в растворах для офтальмологии, но и в виде водорастворимых таблеток (в т.ч. для перорального введения).
По данным ВОЗ в настоящее время препарат дексаметазон является единственным терапевтическим средством, показавшим свою эффективность против нового коронавируса SARS-CoV2 (COVID-19) для пациентов с тяжелым протеканием заболевания. Согласно результатам исследования, переданным ВОЗ, назначение дексаметазона позволило сократить смертность на одну треть среди пациентов на искусственной вентиляции легких и на одну пятую среди пациентов, нуждающихся в кислородотерапии [https://www.who.int/ru/news-room/q-a-detail/q-a-dexamethasone-and-covid-19]. Второго сентября 2020 г. ВОЗ выпустила «временные рекомендации по применению дексаметазона и других кортикостероидов для лечения COVID-19» [https://apps.who.int/iris/bitstream/handle/10665/334125/WHO-2019-nCoV-Corticosteroids-2020.1-rus.pdf?sequence=9&isAllowed=y]. Эти рекомендации были разработаны группой специалистов ВОЗ, а также международных экспертов и исследователей, и основаны на фактических данных, полученных в ходе семи клинических испытаний. ВОЗ рекомендовала для лечения пациентов с тяжелой и критической формой COVID-19 применение ряда кортикостероидов для перорального или внутримышечного введения, в том числе, и дексаметазона. Однако дексаметазон (ДСМ) имеет значительные преимущества перед другими рекомендованными стероидами, так как применяется в значительно меньшей суточной дозе, а именно 6 мг вместо 160 мг для гидрокортизона, 40 мг для преднизолона и 32 мг для метилпреднизолона, и практически лишен негативного минералокортикоидного действия, присущего этим препаратам.
Промежуточным соединением в синтезе динатриевой соли 21-фосфата ДСМ из ДСМ является 21-фосфат ДСМ (11β,17α,-дигидрокси-9α-фтор-16α-метил-21-(фосфоноокси)прегна-1,4-диен-3,20-дион, CAS № 312-93-6).
21-Фосфат ДСМ получают этерификацией гидроксильной группы молекулы ДСМ при атоме С21 или химической модификацией его 21-дезокси-структурного аналога.
Известны способы получения динатриевой соли 21-фосфата ДСМ из ДСМ как с выделением кристаллического 21-фосфата ДСМ, так и без его выделения.
п
Так, известен способ получения динатриевой соли 21-фосфата ДСМ [DE2022695, 1970, пример 3] без выделения 21-монофосфата ДСМ (III), включающий взаимодействие ДСМ и соли триэтиламина с амидом N--нитробензоил-фосфорной кислоты в среде диметилформамида. Реакционную массу по окончании реакции концентрируют в вакууме, остаток растворяют в метаноле и обрабатывают катионобменной смолой на основе полистирола с SO3H-группами (Тип IR-120). В вакууме удаляют часть растворителя, добавляют NaOH в метаноле до рН 9 и разбавляют ацетоном. Натриевая соль 21-фосфата ДСМ выпадает в осадок, который отфильтровывают, промывают ацетоном, бензолом и эфиром для удаления п-нитробензамида, сушат в вакууме до постоянного веса. Получают натриевую соль 21-фосфата ДСМ с выходом 85%. Показатели качества не приведены.
Также известен способ синтеза динатриевой соли 21-фосфата ДСМ из ДСМ с выделением кристаллического 21-фосфата ДСМ [GB952193, 1964, (пример 3)], который получают через образование 21-диморфолидо-фосфата ДСМ реакцией 16α-метил-9α-фторпреднизолона (ДСМ) с диморфолидофосфорилхлоридом. 21-Диморфолидо-фосфат ДСМ превращают в 21-фосфат ДСМ сложной процедурой, включающей обработку ионообменной смолой в водном этаноле при 60°С, выделение и очистку 21-фосфата ДСМ с использованием метода растворения-осаждения с применением каустической соды и серной кислоты, экстракции этилацетатом для удаления примесей из водного раствора. Динатриевую соль получают из 21-фосфата ДСМ нейтрализацией эквивалентным количеством NaOH в растворе метанола с последующим упариванием метанола досуха, растворением остатка в метаноле и высаживанием натриевой соли из этого раствора водой. При этом выход динатриевой соли 21-фосфата ДСМ не указан, однако очевидно, что такая сложная процедура не позволяет получить удовлетворительный выход.
Наиболее известно применение двух методов получения 21-фосфата ДСМ из ДСМ:
- трехстадийный метод, который включает последовательное превращение ДСМ в 21-метансульфонат (мезилат), превращение 21-мезилата ДСМ в 21-иод-производное и замещение атома иода на фосфорную группу с образованием 21-фосфата ДСМ (метод 1);
- одностадийный метод прямого фосфорилирования (метод 2).
Промышленный интерес представляет получение 21-фосфата ДСМ методом 2, осуществляемым в одну стадию.
Метод (2) прямого фосфорилирования заключается во взаимодействии 21-гидроксистероида II с пирофосфорилтетрахлоридом (пирофосфорилхлорид, дифосфорилхлорид, ПФХ) и гидролизе полученного 21-эфира дихлорпроизводного фосфорной кислоты IIa с образованием 21-фосфата ДСМ (III) (схема 1). При этом реакция гидролиза проводится без выделения интермедиата IIa.
Схема 1
3
3
Известны способы получения динатриевой соли фосфата дексаметазона (I) из ДСМ (II) с применением метода прямого фосфорилирования с выделением кристаллического 21-фосфата ДСМ (III) [CN101397320, 2009; CN103936809, 2014 (пример 3); CN 109134581, 2019]. Получение 21-фосфата ДСМ из ДСМ проводят реакцией с ПФХ в среде тетрагидрофурана (ТГФ) при температуре от минус 60°С до минус 45°С с последующим разбавлением реакционной массы водой и добавлением NaHCO при температуре от 5 до 15°С до рН 8. После выдерживания NaHCOотфильтровывают, промывают водой, слои разделяют, органический слой концентрируют для удаления ТГФ. При этом в патентах [CN101397320, 2009; CN 109134581, 2019] после упаривания растворителя к остатку добавляют соляную кислоту до рН 1-2, выдерживают суспензию 2 часа и осадок отфильтровывают. После высушивания получают 21-фосфат ДСМ (III) с выходом 11.1 г из 10 г ДСМ и 10.86 г из 10.02 г ДСМ соответственно. Содержание основного вещества в продуктах не указано. В патенте [CN103936809, 2014, пример 3] после удаления ТГФ в вакууме остаток экстрагируют этилацетатом, слои разделяют и водный слой обрабатывают активированным углем при 30-40°С в течение 1 часа. Из фильтрата удаляют этилацетат в вакууме и к охлажденному до 10-20°С остатку добавляют концентрированную соляную кислоту. Через 6-8 часов перемешивания при 10-20°С суспензию отстаивают 30 мин, осадок фильтруют и сушат в вакууме при 60°С. Получают 21-фосфат ДСМ с весовым выходом 116.2% и с содержанием основного вещества 99.3%.
3
В патенте [WO 201706227, 2017, пример 1-1] после подщелачивания реакционной массы насыщенным раствором NaHCO до рН~8 полученный раствор подкисляют 1N раствором HCl и экстрагируют этилацетатом. Органическую фазу промывают рассолом, сушат над сульфатом натрия и упаривают. Получают 21-фосфат ДСМ с молярным выходом 103%, что свидетельствует о низком качестве продукта.
Известны способы получения динатриевой соли 21-фосфата ДСМ (I) в среде метанола действием раствора NaOH. Согласно патенту [CN101397320, 2009] из 11.1 г 21-фосфата ДСМ (III) получают 13.2 г динатриевой соли 21-фосфата ДСМ с т.пл. 230-235℃ (что соответствует молярному выходу 108.82% без учета %-содержания основного вещества в исходном 21-фосфате ДСМ). В патенте [CN 109134581, 2019] этим же методом из 10.86 г фосфата ДСМ получают 13.11 г 21-динатрийфосфата ДСМ (I) (что соответствует молярному выходу 101.2% без учета %-содержания основного вещества в исходном 21-фосфате ДСМ, но с учетом содержания воды, которое составляет 8.36% по данным анализа методом Карла Фишера или 8.42% согласно результату термогравиметрического анализа).
Известен способ получения динатриевой соли 21-фосфата ДСМ из 21-фосфата ДСМ в среде этанола добавлением 10% (w/v) раствора NaOH до рН 11. К раствору дексаметазона натрия фосфата при 25°C добавляют 4000 мл смеси эфира и воды в объемном соотношении 9: 1. После кристаллизации осадок центрифугируют и промывают ацетоном. Кристаллы сушат при 70°C в вакууме. В патенте [CN1763067, 2006, (вариант 1)] получают кристаллический продукт с весовым выходом 102.8% и содержанием основного вещества 99.3%. В патенте [CN 109134581, 2019] из 12.03 г 21-фосфата ДСМ авторы получают 11.53 тригидрата динатриевой соли 21-фосфата ДСМ (что соответствует молярному выходу 87.7% с учетом содержания кристаллизационной воды, которое составляет 8.66% по данным анализа методом Карла Фишера или 8.73% согласно результату термогравиметрического анализа).
Кроме того, в патенте [CN 109134581, 2019] предложен альтернативный способ получения динатриевой соли 21-фосфата ДСМ, который заключается в том, что раствор 21-фосфата ДСМ в смеси воды, ацетона и метанола, содержащей ацетат натрия и гидросульфит натрия, обесцвечивают активированным углем, в фильтрат добавляют изооктаноат натрия и доводят рН до 10,7 раствором NaOH (1 моль/л). Затем к раствору добавляют изопропанол и затравочные кристаллы. После отстаивания при 5-10°C, осадок фильтруют, промывают ацетоном и сушат в вакууме. Получают дигидрат динатриевой соли 21-фосфата ДСМ с чистотой 99,32% (ВЭЖХ) и содержанием воды 6,49% согласно результату анализа методом К. Фишера и 6.5% по данным термогравиметрического анализа).
Также известны способы получения динатриевой соли 21-фосфата ДСМ из эпоксида 21-ацетата ДСМ через образование ДСМ [CN 105326787, 2016; CN105326788, 2016; CN105348358, 2016; CN105348360, 2016; CN105342993, 2016; CN105342992, 2016; СN105342991, 2016]. Примеры описывают синтез динатриевой соли 21-фосфата ДСМ из ДСМ без выделения 21-фосфата ДСМ. Этерификацию ДСМ проводят с ПФХ в среде ТГФ и получают 21-фосфат ДСМ, который затем действием NaOH в среде метанола превращают в динатриевую соль 21-фосфата ДСМ.
Таким образом, в известных способах для получения динатриевой соли 21-фосфата ДСМ используют реакцию 21-фосфата ДСМ с NaOH в среде, содержащей метанол или этанол, преимущественно в среде метанола.
Наиболее близким по сущности к предложенному является способ получения 21-динатрийфосфата ДСМ из ДСМ [US3966778, 1976, пример 3], который заключается в реакции ДСМ (7.8 г) с ПФХ (10 г) в растворе ТГФ при температуре -40°С. После 2 часов выдерживания к реакционной массе добавляют воду, 20 г активированного угля и упаривают ТГФ при пониженном давлении. Уголь, содержащий адсорбированный стероид, отфильтровывают и промывают водой для удаления неорганической кислоты. Уголь добавляют к метанолу (100 мл) и суспензию подщелачивают до рН 8,0, добавляя 15 мл 2н раствора NaOH в метаноле. Уголь отфильтровывают и промывают метанолом. Метанольный раствор концентрируют в вакууме и получают 6.5 г натриевой соли 21-фосфата ДСМ (что соответствует выходу 63.35%), которую перекристаллизовывают из метанола и ацетона с получением бесцветного порошка.
Недостатками данного способа являются:
- низкотемпературный режим (минус 40°С) проведения реакции фосфорилирования;
- трудоемкий процесс выделения и очистки продукта, заключающийся в сорбировании продукта реакции на угле путем упаривания в вакууме суспензии угля в водно-тетрагидрофурановом растворе продукта, что нежелательно в промышленном производстве;
- совмещенный процесс десорбции 21-фосфата ДСМ с угля и получения динатриевой соли реакцией с NaOH, что приводит к загрязнению раствора соли окрашивающими и другими примесями;
- упаривание метанольного раствора натриевой соли 21-фосфата ДСМ, вероятно, до прекращения погона, как можно предположить из описания примера 3;
- низкий выход неочищенного целевого продукта (6.5 г из 7.8 г ДСМ), что соответствует молярному выходу 63.35%: который можно объяснить потерями на операции промывки угля водой, что свидетельствует о неудовлетворительной сорбционной способности угля;
- необходимость применения очистки методом перекристаллизации из метанола и ацетона, что косвенно подтверждает неудовлетворительное качество неочищенного продукта, при этом выход перекристаллизованного продукта не указан, что не позволяет судить об эффективности предложенного метода очистки;
- крайне низкая эффективность способа выделения 21-фосфата ДСМ из реакционной массы и очистки его динатриевой соли.
Указанные недостатки существенно усложняют технологический процесс.
Следует отметить, что проблема очистки водорастворимых производных кортикостероидов имеет общий характер. Сущность очистки динатриевых солей 21-фосфатов 21-гидрокси-кортикостероидов состоит в удалении цвета и примеси непрореагировавшего 21-гидрокси-стероида, органических фосфатов и других водорастворимых побочных продуктов. Нерастворимые или малорастворимые в воде примеси могут быть удалены из водного раствора 21-фосфата кортикостероида или его динатриевой соли экстракцией не смешиваемым с водой растворителем, в котором примеси способны хорошо растворяться.
Таким образом, основной проблемой известных методов получения динатриевой соли 21-фосфата ДСМ является выделение 21-фосфата ДСМ из водного раствора и его очистка до качества, необходимого для получения далее его динатриевой соли.
Технической проблемой является отсутствие высокотехнологичного, легко масштабируемого способа получения динатриевой соли 21-фосфата ДСМ.
Раскрытие изобретения
Техническим результатом заявляемого изобретении является разработка способа получения динатриевой соли 21-фосфата дексаметазона из дексаметазона при обеспечении молярного выхода целевого продукта не менее 90% и качества, соответствующего требованиям Государственной Фармакопеи Российской Федерации (содержание основного вещества не менее 97%).
Технический результат достигается способом получения динатриевой соли 21-фосфата дексаметазона (11β,17α,-дигидрокси-9α-фтор-16α-метил-21-(фосфоноокси)прегна-1,4-диен-3,20-диона) формулы I
из дексаметазона (11β,17α,21-тригидрокси-9α-фтор-16α-метилпрегна-1,4-диен-3,20-диона) формулы II,
через образование промежуточного 21-фосфата дексаметазона (11β,17α,-дигидрокси-9α-фтор-16α-метил-21-(фосфоноокси)прегна-1,4-диен-3,20-диона) формулы III,
включающий реакцию прямого фосфорилирования гидроксильной группы при атоме С21 соединения II действием пирофосфорилхлорида, взятого из расчета не менее 1.0 моля на 1 моль соединения II, в среде апротонного органического растворителя, удаление стероидных примесей экстракцией водной среды методом жидкофазной экстракции, извлечение образованного соединения III из водной среды методом твердофазной экстракции, десорбцию соединения III и взаимодействие его с алкоголятом натрия, взятого из расчета на 1 моль соединения III не менее 1.94 моля алкоголята натрия, в среде алифатического спирта. Этерификацию 21-гидроксильной группы соединения II проводят в среде апротонного растворителя, в качестве которого используют циклические эфиры, в частности, тетрагидрофуран. Для удаления стероидных примесей методом жидкофазной экстракции используют хлорированные углеводороды, взятые в количестве, равном количеству циклического эфира (по объему), и экстракцию проводят при комнатной температуре. В качестве хлорированных углеводородов используют дихлорметан, хлороформ, 1,2-дихлоэтан. Для извлечения соединения III методом твердофазной экстракции используют неионогенные макросетчатые полимеры, в качестве которых используют сополимеры этилстирола и дивинилбензола. Десорбцию соединения III проводят после очистки соединения III, адсорбированного на полимере, от неорганических соединений путем промывания водой, при этом десорбцию соединения III проводят смесью органических растворителей, содержащей хлорированный углеводород и алифатический спирт в объемном соотношении 1:1 и минимально необходимом количестве для полной десорбции продукта. В качестве хлорированного углеводорода используют хлороформ, дихлорметан, дихлорэтан, а в качестве алифатического спирта используют этиловый или метиловый спирт.
Получение соединения формулы I может быть проведено без выделения кристаллического соединения общей формулы III.
Достигаемые показатели способа обеспечиваются:
1) применением хлорированного углеводорода для удаления из водной среды остаточного количества ДСМ, других возможных стероидных соединений и нерастворимых или мало растворимых в воде примесей методом жидкофазной экстракции;
2) применением метода твердофазной экстракции для извлечения 21-фосфата ДСМ из реакционной массы и достижения практически полного его извлечения при температуре окружающей среды (т.е. при комнатной температуре);
3) проведением непрерывного технологического процесса получения динатриевой соли 21-фосфата ДСМ без выделения интермедиата 21-фосфата ДСМ и исключением тем самым не только его потерь в маточных растворах, но и механических потерь, которые обычно имеют место на технологических операциях экстракции, фильтрации, сушки и т.п.;
4) применением для получения динатриевой соли 21 фосфата ДСМ алкоголятов натрия, в частности, этилата натрия. В результате достигается высокий выход конечного продукта I (не менее 90%), считая из ДСМ (II);
5) исключением из технологического процесса операции перекристаллизации динатриевой соли 21-фосфата ДСМ и, тем самым, его потерь в маточных растворах.
Согласно литературным данным, получение динатриевой соли ведут обработкой 21-фосфата ДСМ в среде метанола метанольным раствором NaOH с последующим упариванием растворителя. Однако этот метод не позволяет получить продукт с качественными характеристиками, соответствующими требованиям фармакопеи. Последующие очистки (перекристаллизации с применением растворителей, или комбинации «растворение в воде – осаждение» с применением кислоты и щелочи) приводят к значительным потерям продукта и снижению выхода.
Дополнительная очистка 21-фосфата ДСМ углем по настоящему изобретению в растворе смеси алифатического спирта и хлорированного углеводорода позволяет проводить реакцию получения динатриевой соли без выделения продукта очистки в кристаллическом виде.
Кроме того, при использовании смеси этанола и хлорированного углеводорода на операции очистки может быть применен этанол ректификованный 96,2% содержания. Так как растворимость 21-фосфата ДСМ увеличивается в присутствии воды, применение этанола ректификованного позволяет использовать минимальное количество смеси этанола и хлорированного углеводорода для растворения 21-фосфтата ДСМ без потери качества осветления раствора углем. Так, например, при использовании смеси этанола и хлороформа в процессе упаривания хлороформа из раствора происходит азеотропная осушка раствора 21-фосфата ДСМ в этаноле. Упаривание хлороформа в виде азеотропной смеси с этиловым спиртом и водой (состав: 91% хлороформа, 5% этанола и 4% воды; температура кипения 55.5°С) позволяет полностью удалить хлороформ и воду из реакционной массы. Затем реакция нейтрализации проводится в среде безводного этанола, а в качестве реагента используется этилат натрия. При использовании, например, смеси метанола и хлороформа (состав азеотропной смеси: 81% хлороформа, 15% метанола и 4% воды; температура кипения 53°С) реакция нейтрализации проводится в среде безводного метанола, а в качестве реагента используется метилат натрия.
Сущность заявленного изобретения, касающегося получения динатриевой соли 21-фосфата ДСМ, заключается в том, что с целью повышения выхода и упрощения процесса по окончании реакции этерификации ДСМ и гидролиза дихлорпроизводного 21-фосфата ДСМ сначала методом жидкостной экстракции удаляют стероидные примеси, затем методом твердофазной экстракции проводят извлечение 21-фосфата ДСМ из водной среды, адсорбированный на полимере 21-фосфат ДСМ очищают от неорганических примесей водой, десорбируют его смесью органических растворителей, осветляют полученный раствор углем, а после концентрирования раствора получение динатриевой соли осуществляют реакцией с алкоголятом натрия.
Для твердофазной экстракции используют сверхсшитые макросетчатые неоиногенные полимеры на основе этилстирола и дивинилбензола.
Преимущества заявляемого способа состоят в следующем:
- возможно применение не только дексаметазона фармакопейного качества с содержанием основного вещества не менее 97%, но и технического качества с содержанием основного вещества в диапазоне от 85 до 97%;
- использование хлорорганических углеводородов для удаления стероидных примесей, что является более технологичным и эффективным, чем применение для этой цели эфиров простых или сложных, например, диэтилового эфира или этилацетата;
- проведение операции извлечения 21-фосфата ДСМ из водной среды методом твердофазной экстракции при комнатной температуре;
- процесс десорбции 21-фосфата ДСМ осуществляется при комнатной температуре смесью алифатического спирта и хлорированного углеводорода;
- сорбент может быть использован многократно в циклах «сорбция –десорбция» без дополнительного кондиционирования;
- отсутствует необходимость использования для очистки 21-фосфата ДСМ многократных повторений операций растворения при добавлении щелочного агента и осаждения подкислением;
- значительное сокращение потерь основного продукта при его выделении и очистке, что обеспечивается высокой сорбционной способностью полимера;
- применение алкоголята натрия позволяет проводить процесс получения динатриевой соли 21-фосфата ДСМ в безводной среде, что обеспечивает бòльший выход продукта за счет минимизации потерь при промывке осадка растворителем для удаления возможного избытка алкоголята натрия.
- совокупность предлагаемых способов (сорбционного способа извлечения 21-фосфата ДСМ и алкоголята натрия) для получения динатриевой соли 21-фосфата ДСМ позволяет исключить из технологического процесса операции очистки динатриевой соли 21-фосфата ДСМ методами кристаллизации и перекристаллизации, существенно увеличить достигаемый общий выход динатриевой соли 21-фосфата ДСМ из ДСМ (не менее 90% с учетом процентного содержания основного вещества в исходном ДСМ) и получать целевой продукт с качеством, отвечающим требованиям Государственной Фармакопеи Российской Федерации XIV издания [ФС.2.1.0090.18 «Дексаметазона натрия фосфат». ГФ РФ XIV, 2018, том III, с. 3741-3748. http://femb.ru/femb/pharmacopea.php];
- предлагаемый сорбционный метод извлечения 21-фосфата ДСМ может быть использован для дополнительного извлечения его из маточных водных растворов при применении известных способов выделения, описанных выше.
Осуществление изобретения
22
29
5
Дексаметазон (II), CAS № 50-02-2, CHFO(качество USP, или EP, или BP),является коммерчески доступным, может быть приобретен, например, у компании Steraloids (USA), или у других производителей. Дексаметазон технического качества может быть получен известными способами, например, способом по патенту [RU 2532902, 2014, пример 16]. Пирофосфорилхлорид (97.0%) может быть приобретен у компании Sigma-Aldrich Co или синтезирован методом, известным из литературы [H.Grunze; Chemische Berichte, Vol. 92 (1959), P. 850]. Метилат (метоксид) натрия (95%) этилат (этоксид) натрия (95%) являются коммерчески доступными, могут быть приобретены, например, у компании Sigma-Aldrich Co или приготовлены известными методами [например, этилат натрия - методом по патенту RU2093504, 1997; метилат натрия – методом по патенту SU92152, 1950]. Другие реагенты, растворители и инертные газы являются коммерчески доступными, могут быть приобретены, например, у российских производителей.
Для выделения продуктов по окончании реакций разбавлением реакционных масс водой, а также для промывки осадков, экстрактов в органических растворителях, использовали питьевую водопроводную воду, если не оговорено особо. Для приготовления водных растворов кислот, хлорида натрия, гидрокарбоната натрия использовали дистиллированную воду.
Все процедуры, если не оговорено особо, осуществляли при комнатной температуре или температуре окружающей среды, то есть в диапазоне от 20 до 25ºC. Для процессов, требующих более низкие температуры, чем комнатная, охлаждение обеспечивали холодной водопроводной водой (в диапазоне от 10 до 20°С), или смесью колотого льда и холодной воды (в диапазоне от 5 до 10°С) или смесью колотого льда и хлорида кальция (при температуре ниже 5°С). Для обогрева при проведении реакций при температуре выше комнатной и для упаривания растворителей при атмосферном давлении использовали электрический колбонагреватель.
2
Упаривание растворителей в вакууме осуществляли с использованием ротационного вакуумного испарителя Rotavapor (Büchi Labortechnik AG), при остаточном давлении 0,35±0,05 кгс/см (35±5 кПа) и температуре воды в бане в диапазоне от 35–50ºC в зависимости от природы упариваемого растворителя.
2
Высушивание кристаллов продуктов до постоянного веса осуществляли при температуре от 40 до 60°C при атмосферном давлении или с использованием вакуум-сушильного шкафа  при остаточном давлении 0,35±0,05 кгс/см (35±5 кПа).
Для определения рН промывных вод использовали универсальную индикаторную бумагу с диапазоном значений от 0 до 12 (Лахема, Чехия).
Сухие (безводные) растворители (ацетон, метанол, этанол) получали общеизвестными методами органической химии.
Контроль за ходом реакций осуществляли методом тонкослойной хроматографии (ТСХ), используя пластины Silica gel 60 F254 (Merck, Germany).
Структуру и чистоту всех выделенных соединений подтверждали, по меньшей мере, одним из следующих методов: ТСХ (пластины для ТСХ Silica gel 60 F254 (Merck, Germany)), масс-спектрометрия, элементный анализ или ядерный магнитный резонанс (ЯМР), высокоэффективная жидкостная хроматография (ВЭЖХ).
Температуру плавления выделенных соединений определяли на приборе для определения точки плавления M-565 (Büchi Labortechnik AG).
1
31
СпектрыЯМР Н и Р регистрировали в миллионных долях (м.д.) на спектрометре Bruker Avance-400 (Bruker BioSpin GmbH) с рабочей частотой 400 МГц и 161.9 МГц соответственно с использованием дейтерированного диметилсульфоксида (99,9% D, Sigma-Aldrich) или дейтерированной воды (99,9% D, Sigma-Aldrich) в качестве растворителя; в качествевнутреннего стандарта использовали остаточные сигналы растворителя.
Соотношение и количество растворителей и реагентов приведено лишь для иллюстрации предлагаемого способа. Увеличение количества используемых растворителей и реагентов не приводит к снижению выхода целевого продукта.
Применяемые растворители, содержащиеся в отходах, могут быть регенерированы и использованы повторно. Может быть регенерировано и возвращено в технологический процесс: не менее 90% хлороформа, не менее 90% ацетона; не менее 95% этилового спирта и не менее 80% тетрагидрофурана.
ДСМ и 21-фосфат ДСМ могут быть извлечены из хлорорганического экстракта и возвращены в технологический процесс. 21-Фосфат ДСМ может быть регенерирован из маточного раствора, получаемого при фильтрации и промывке динатриевой соли 21-фосфата ДСМ, и использован повторно для получения динатриевой соли.
Способ получения динатриевой соли 21-фосфата дексаметазона формулы (I) осуществляется по схеме, представленной на схеме 1.
Дексаметазон (11β,17α,21-тригидрокси-9α-фтор-16α-метилпрегна-1,4-диен-3,20-дион) формулы (II),
подвергают реакции фосфорилирования гидроксильной группы при атоме С21 действием пирофосфорилхлорида в среде апротонного растворителя. Для этого на 1 моль дексаметазона используют 1-1.7 моля пирофосфорилхлорида. Полученный с выходом более 93% (с учетом %-содержания основного вещества в исходном ДСМ) 21-фосфат-дексаметазона (III) подвергают нейтрализации с образованием динатриевой соли действием алкоголята натрия при мольном соотношении от 1.94 до 2 молей алкоголята натрия на 1 моль 21-фосфата дексаметазона. При этом реакция с алкоголятом натрия может быть проведена как с предварительным выделением, так и без выделения 21-фосфата ДСМ (III).
Общий достигаемый выход динатриевой соли 21-фосфата ДСМ (I) с содержанием основного вещества 97.6-99.4% и качества, соответствующего требованиям Государственной Фармакопеи Российской Федерации XIV издания, с учетом %-содержания основного вещества в исходном соединении (II) составляет от 90.1 до 96.66%.
По настоящему изобретению получение динатриевой соли 21-фосфата ДСМ (I) из ДСМ (II) может быть проведено как с выделением промежуточного продукта III из реакционной массы, так и без выделения. В соответствии с целью настоящего изобретения предпочтительно проведение процесса без выделения. Однако полученный по настоящему изобретению 21-фосфат ДСМ (III) может быть использован в качестве исходного субстрата для других целей, например, для получения иных органических соединений и солей других металлов без дополнительной очистки.
Заявленное изобретение иллюстрируется следующими примерами. Продолжительность реакций указана только для иллюстрации. Выход продуктов приведен только для иллюстрации. Применение неионогенного макросетчатого полимера Macronet MN-200 (The Purolite Company) приведено только для иллюстрации. Вместо него могут быть использованы любые другие неионогенные сверхсшитые сополимеры этилстирола и дивинилбензола без потери эффективности, например, Macronet MN-202 (The Purolite Company), AmberLite XAD-4, AmberLite XAD-16 (Rohn and Haas Company и других производителей).
Пример 1
Получение динатриевой соли 21-фосфата ДСМ из ДСМ
Вариант 1
К раствору 2 г ДСМ (II) 87.7% содержания (4.469 ммоль в 100% исчислении основного вещества) в 20 мл ТГФ, охлажденному до 0-2°С, при перемешивании по каплям добавляли 1.2 мл (2.184 г, 8.675 ммоль) ПФХ и перемешивали при этой температуре в течение 1 часа. По завершении реакции реакционную смесь при перемешивании по каплям добавляли к 105 мл воды, охлажденной до 2-4°С, перемешивали 15 мин и экстрагировали хлороформом дважды по 20 мл. Слои разделяли (по данным ВЭЖХ, сухой остаток, полученный после упаривания объединенного хлороформного экстракта (0.132 г), содержал 19.0% 21-фосфата дексаметазона и 18.6% дексаметазона). К водному слою добавляли 20 г сорбента Macronet MN-200 (предварительно выдержанного в течение 2 часов в этиловом спирте и промытого водой) и перемешивали при комнатной температуре в течение 20 часов. Сорбент отфильтровывали, промывали на фильтре 3 раза по 30 мл дистиллированной воды до нейтрального значения рН промывных вод, затем десорбировали стероид, пропуская через сорбент на фильтре 120 мл смеси этанола 96.2% и хлороформа (1:1 по об.). Завершение процесса десорбции контролировали методом ТСХ. К этанольно-хлороформному раствору добавляли 0.205 г активированного угля и перемешивали при комнатной температуре в течение 30 мин. Уголь отфильтровывали и промывали на фильтре 2 раза по 5 мл смеси этанол-хлороформ (1:1). Фильтрат концентрировали при атмосферном давлении до температуры в парах 78°С и остаточного объема ~ 10 мл, затем к охлажденному до 5°С раствору в токе инертного газа медленно при перемешивании добавляли 8 мл 1 н раствора этилата натрия в этаноле до pH 8-9, после чего выдерживали при перемешивании и температуре 0-2°С в течение 2 часов. Выпавший осадок отфильтровывали, промывали на фильтре 5 мл охлажденного до 0-2°С безводногоэтанола и дважды по 5 мл сухогоацетона. Сушили в вакуум-сушильном шкафу при 40°С. Получали 2.09 г (4.047 ммоль) динатриевой соли 21-фосфата ДСМ в виде белого кристаллического порошка с молярным выходом 90.56% (считая на загруженный ДСМ в 100% исчислении основного вещества) и содержанием основного вещества 99% (по данным ВЭЖХ). Т. пл. 234-236 ºС. Содержание примеси ДСМ (ВЭЖХ) было 0.046%, суммарное содержание примесей – 0.59%. Содержание воды, определенное термогравиметрическим методом, составляло 0.24%; содержание остаточного этанола (ГЖХ) – 0.035%, остаточный ацетон отсутствовал. Значение рН 1% раствора в воде составляло 7.71, а удельное вращение - +79⁰. По показателям растворимости, прозрачности и цветности раствора (1 г в 20 мл воды) и содержанию неорганических фосфатов продукт соответствовал требованиям ГФ РФ XIV.
Вариант 2
В условиях варианта 1 из 2 г дексаметазона фармакопейного качества с содержанием основного вещества 97.5% (4.969 ммоль в 100% исчислении основного вещества) получали 2.48 г (4.802 ммоль) динатриевой соли 21-фосфата ДСМ с выходом 96,66% (считая на загруженный ДСМ в 100% исчислении основного вещества) и содержанием основного вещества 99,4% (по данным ВЭЖХ).
Вариант 3
В условиях варианта 1 из 2 г дексаметазона технического качества с содержанием основного вещества 87.7% (4.469 ммоль в 100% исчислении основного вещества) при использовании 5н раствора NaOH в метаноле получали 1.625 г (3.147 ммоль) динатриевой соли 21-фосфата ДСМ с выходом 70.41% (считая на загруженный ДСМ в 100% исчислении основного вещества) и содержанием основного вещества 98,2% (по данным ВЭЖХ).
Вариант 4
В условиях варианта 1 из 2 г дексаметазона технического качества с содержанием основного вещества 85% (4.332 ммоль в 100% исчислении основного вещества) при использовании дихлорметана вместо хлороформа получали 2.032 г (3.935 ммоль) динатриевой соли 21-фосфата ДСМ с выходом 90,84% (считая на загруженный ДСМ в 100% исчислении основного вещества) и содержанием основного вещества 98.4% (по данным ВЭЖХ).
Вариант 5
В условиях варианта 2 из 2 г дексаметазона фармакопейного качества с содержанием основного вещества 97.5% (4.969 ммоль в 100% исчислении основного вещества) при использовании метилового спирта вместо этанола и метилата натрия вместо этилата натрия получали 2.312 г (4.477 ммоль) динатриевой соли 21-фосфата ДСМ с выходом 90.1% (считая на загруженный ДСМ в 100% исчислении основного вещества) и содержанием основного вещества 98.2% (по данным ВЭЖХ).
Вариант 6
В условиях варианта 1 из 2 г дексаметазона технического качества с содержанием основного вещества 87% (4.434 ммоль в 100% исчислении основного вещества) при использовании 1.2-дихлорэтана вместо хлороформа получали 2.1 г (4.066 ммоль) динатриевой соли 21-фосфата ДСМ с выходом 91,7% (считая на загруженный ДСМ в 100% исчислении основного вещества) и содержанием основного вещества 98.8% (по данным ВЭЖХ).
Пример 2. Получение 21-фосфата дексаметазона из дексаметазона
Вариант 1
К раствору 2 г ДСМ (II) 87.7% содержания (4.469 ммоль в 100% исчислении основного вещества) в 20 мл ТГФ, охлажденному до 0-2°С, при перемешивании по каплям добавляли 1.2 мл (2.184 г, 8.675 ммоль) ПФХ и перемешивали при этой температуре в течение 1 часа. По завершении реакции реакционную смесь при перемешивании по каплям добавляли к 105 мл воды, охлажденной до 2-4°С, перемешивали 15 мин и экстрагировали хлороформом дважды по 20 мл. Слои разделяли. К водному слою добавляли 20 г сорбента (предварительно выдержанного в течение 2 часов в этиловом спирте и промытого водой) и перемешивали при комнатной температуре в течение 20 часов. Сорбент отфильтровывали, промывали на фильтре 3 раза по 30 мл дистиллированной воды до нейтрального значения рН промывных вод, затем десорбировали стероид, пропуская через сорбент на фильтре 120 мл смеси этанола 96,2% и хлороформа (1:1 по об.). Завершение процесса десорбции контролировали методом ТСХ. К этанольно-хлороформному раствору добавляли 0.205 г активированного угля и перемешивали при комнатной температуре в течение 30 мин. Уголь отфильтровывали и промывали на фильтре 2 раза по 5 мл смеси этанол-хлороформ (1:1 по об.). Фильтрат концентрировали при атмосферном давлении до температуры в парах 78°С и остаточного объема ~ 10 мл , затем к охлажденному до 5°С раствору медленно при перемешивании добавляли 20 мл 5% водного раствора NaCl, после чего выдерживали при перемешивании при этой же температуре в течение 15 мин. Выпавший осадок отфильтровывали, промывали на фильтре 5 мл охлажденной до 5°С дистиллированной воды. Сушили в вакуум-сушильном шкафу при 60°С до постоянного веса. Получили 2,05 г (4.339 ммоль) соединения III в виде белых кристаллов с выходом 97.09% (считая на загруженный ДСМ в 100% исчислении основного вещества) и содержанием основного вещества 95.2% (по данным ВЭЖХ). Т.пл. 162-164°С.
1
21
6
J
J
J
J
J
Спектр ЯМР H С-фосфата (δ, м.д.; DMSO-d): 7.28 (1Н, д,  10.1 Гц, Н-1), 6.22 (1Н, дд,  1.6 Гц, 10.1 Гц, Н-2), 6.00 (1Н, уш. с, Н-4), 4.90 (1Н, дд,  7.4 Гц, 18.1 Гц, Н-21), 4.50 (1Н, дд,  6.1 Гц, 18.1 Гц, Н-21), 1.47 (3Н, с, Н-19), 0.86 (3Н, с, Н-18), 0.77 (3Н, д,  7.2 Гц, Н-16).
31
21
6
Спектр ЯМР P С-фосфата (δ, м.д.; DMSO-d): -0.90.
Вариант 2
В условиях варианта 1 из 2 г дексаметазона фармакопейного качества с содержанием основного вещества 97.5% (4.969 ммоль в 100% исчислении основного вещества) получали 2.185 г (4.625 ммоль) 21-фосфата ДСМ с выходом 93,08% и содержанием основного вещества 95,6%.
Вариант 3 (без применения метода твердофазной экстракции)
3
К раствору 2 г дексаметазона фармакопейного качества 97.5%-ного содержания (4.969 ммоль в 100% исчислении основного вещества) в 20 мл ТГФ, охлажденному до 0-2℃, при перемешивании по каплям добавляли 1.2 мл (2.184 г, 8.675 ммоль) ПФХ и перемешивали при этой температуре в течение 1 часа. По завершении реакции реакционную массу добавляли по каплям к 104 мл насыщенного водного раствора NaHCO, охлажденного до 0-2℃ и далее выдерживали при перемешивании в течение 15 мин. В полученный раствор (рН 7.5) добавляли 40 мл хлороформа, интенсивно перемешивали, после отстаивания слои разделяли. Водный слой (рН 7.5) добавляли при перемешивании к насыщенному раствору NaCl в соляной кислоте (приготовленному из 53 г NaCl, 200 мл дистиллированной воды и 50 мл концентрированной HCl и охлажденному до 5°С) и перемешивали при этой же температуре в течение 30 мин. Выпавший осадок отфильтровали, промыли на фильтре 2 раза по 10 мл дистиллированной воды до рН промывных вод ~ 4-5, высушили до постоянного веса при 60°С в вакууме.
Получили 1,59 г (3.365 ммоль) соединения III в виде белых кристаллов с выходом 67,72% (считая на загруженный ДСМ в 100% исчислении основного вещества) и содержанием основного вещества 94.7% (по данным ВЭЖХ).
Пример 3. Получение динатриевой соли 21-фосфата ДСМ из 21-фосфата ДСМ
2.05 г 21-фосфата ДСМ 95.2% содержания основного вещества, полученного по примеру 2, вариант 1 (4.131 ммоль в 100% исчислении основного вещества) растворяли при перемешивании в 120 мл смеси этанола 96.2% и хлороформа (1:1 по об.). К раствору добавляли 0.205 г активированного угля и перемешивали при комнатной температуре в течение 30 мин. Уголь отфильтровывали и промывали на фильтре 2 раза по 5 мл смеси этанола и хлороформа (1:1 по об.). Фильтрат упарили при атмосферном давлении при температуре в парах до 78°С до остаточного объема ~ 10 мл. К охлажденному до 5°С раствору в токе инертного газа медленно при перемешивании добавляли 8 мл (6.56 г) 1 н раствора этилата натрия (0.544 г, 8 ммоль) в этаноле до pH 8-9, после чего выдерживали при перемешивании и температуре 0-2°С в течение 2 часов. Выпавший осадок отфильтровали, промыли на фильтре 5 мл охлажденного до 0-2°С безводного этанола и дважды по 5 мл сухого ацетона. Сушили в вакуум-сушильном шкафу при 40°С. Получили 2.09 г (4.047 ммоль) динатриевой соли 21-фосфата ДСМ с выходом 97.97% (считая на загруженный 21-фосфат ДСМ в 100% исчислении основного вещества) и содержанием основного вещества 98.4% (по данным ВЭЖХ).
1
21
1
2
J
J
J
J
J
Спектр Н ЯМР динатриевой соли С-фосфатаН (δ, м.д.; DO): 7.53 (1Н, д,  10.1 Гц, Н-1), 6.41 (1Н, дд,  1.6 Гц, 10.1 Гц, Н-2), 6.20 (1Н, уш. с, Н-4), 4.90 (1Н, дд,  5.4 Гц, 19.0 Гц, Н-21), 4.56 (1Н, дд,  5.0 Гц, 19.0 Гц, Н-21), 4.39 (1Н, м, 17-ОН), 3.04 (1Н, м, 11-ОН), 1.53 (3Н, с, Н-19), 0.98 (3Н, с, Н-18), 0.88 (3Н, д,  7.2 Гц, Н-16).