Способ получения диацетата мепрегенола из ацетата мегестрола
METHOD FOR PRODUCING MEPREGHENOL DI-ACETATE FROM MEGESTROL ACETATE

Изобретение относится к области биохимии и может быть использовано в фармацевтической промышленности. Предложен двухстадийный способ получения диацетата мепрегенола (ацетомепрегенола) из ацетата мегестрола, включающий стадию его восстановления борогидридом в спирте и стадию ацетилирования полученного интермедиата (17-ацетата мепрегенола, АМОЛа) уксусным ангидридом, в котором первая стадия осуществляется в водном изопропаноле с содержанием воды 10-20% в присутствии соляной кислоты при температуре 11±2°С, а вторая - в ацетоне с последующим осаждением целевого продукта водным аммиаком. Изобретение позволяет получить качественный продукт, полностью отвечающий требованиям фармакопеи (с чистотой не ниже 98%), более простым и безопасным в сравнении с известными аналогами методом, который обеспечивает возможность масштабирования процесса.
Введение
Диацетат мепрегенола (ацетомепрегенол) относится к синтетическим прогестинам (производным 17α-гидроксипрогестерона) и в химическом отношении представляет собой 6-метилпрегнадиен-4,6-диол-3β, 17а она-20 диацетат.
Ацетомепрегенол (AM) как химическое соединение описан давно. Впервые он был синтезирован в 60-х годах на фирме Merck A.-G. Исследование спектра гормональной активности ацетомепрегенола, проведенное рядом исследователей, показало уникальность этого соединения как высокоактивного прогестина: гестагенная активность ацетомепрегенола превышает активность природного гормона прогестерона в 26 раз при пероральном использовании, примерно в 87 раз - при парентеральном введении и в 5 раз превышает активность используемого за рубежом D-норгестрела. Высокий уровень гестагенной активности лежит в основе использования AM в составе лекарственных средств для предупреждения привычных и угрожающих абортов в I триместре беременности, при нарушениях менструального цикла у нерожавших женщин, в качестве противозачаточных средств и средств гормонозаместительной терапии. Большим преимуществом ацетомепрегенола в сравнении со многими другими прогестинами является отсутствие у него сопутствующих гормональных эффектов: андрогенного, эстрогенного, анаболического, глюко- и минералокортикоидного, антиэстрогенного и тимолитического действия. Этим он, в частности, выгодно отличается от популярных за рубежом гестагенов норстероидного ряда.
В ходе дальнейших исследований свойств диацетата мепрегенола было установлено, что он является эффективным средством терапии гиперпластических процессов эндометрия и обладает канцеролитической активностью.
В России диацетат мепрегенола был разрешен к медицинскому применению для лечебных целей в гинекологии под названием "Ацетомепрегенол" и (в комбинации с этинилэстрадиолом) - в качестве контрацептивного средства под названием "Эгестренол" [Машковский М.Д. Лекарственные средства. - М.: Медицина, 1993, т. 1, с. 694], а также выпускался в дозировке 100 мг для использования в онкологии. До 2006 г.он входил в перечень жизненно-необходимых лекарств.
В ветеринарии ацетомепрегенол активно используется для контрацепции, а также с целью регуляции половой охоты у домашних животных.
Востребованность данного соединения в медицинской и ветеринарной практике определяет безусловную актуальность проблемы получения диацетата мепрегенола с необходимым для применения в фармацевтике качеством продукта. Тем более что несмотря на относительную простоту известных способов получения данного прогестина в промышленных объемах диацетат мепрегенола в РФ в настоящее время не производится. К числу причин, ограничивающих массовое производство AM, следует отнести технические трудности, возникающие в процессе масштабирования имеющихся разработок, а также экологические проблемы, связанные с необходимостью применения в предлагаемых методах больших количеств токсичных соединений.
Уровень техники
В стероидной химии описаны способы получения AM из различных субстратов, однако в силу относительной простоты и экономичности особый интерес для практики представляют варианты получения данного прогестина из ацетата мегестрола, который представлен на мировом рынке в виде коммерческой субстанции (CAS №595-33-5). Различные модификации метода получения AM из ацетата мегестрола включают две основные стадии: проведение реакции восстановления исходного соединения до стероидного спирта (17-ацетата мепрегенола, АМОЛа) и последующее ацетилирование восстановленного интермедиата уксусным ангидридом или хлорангидридом.
Для восстановления кето-группы при С-3 мегестрола ацетата с получением АМОЛа на первой стадии используются различные восстанавливающие агенты, в большинстве случаев металлогидриды, в частности три(третбутокси)алюмогидрид лития (GB 1055534, 18.01.1967; US 3126399, 24.03.1964). Хорошие результаты получены при использовании с этой целью известного в химии стероидов (Dauben W.G. // J. Amer. Chem. Soc, 76, 1359, 1954., Greene T.W. Protective groups in organic synthesis. New-York, Wiley-Interscience, 1981. P. 110) метода восстановления ацетата мегестрола борогидридом натрия в метаноле (Кадатский Г.М. и др., Химико-фармацевтический журнал, 1979, №6, 63-68).
3
Этот метод позволяет обеспечить селективность и стереохимический контроль реакции восстановления. Борогидрид натрия при взаимодействии с метанолом выделяет активный водород и избирательно восстанавливает 3-кетогруппу, не затрагивая кетогруппы в положениях 20 и 11 [http://chem21.info/info/4673401, и в этом случае является одним из наиболее эффективных восстановителей. Вместе с тем проведение реакции в метаноле существенно ограничивает возможности использования данного метода в промышленных масштабах. Согласно действующим в РФ санитарным нормам применение метанола может допускаться лишь в тех производственных процессах, где он не может быть заменен другими, менее токсичными, веществами. Кроме того, введение технологических процессов с применением метанола или веществ, содержащих метанол, подлежит согласованию с органами государственного санитарного надзора. Это связано с высокой токсичностью метанола: смертельная доза метанола при приеме внутрь равна 30 грамм, но тяжелое отравление, сопровождающееся слепотой, может быть вызвано попаданием в организм 5-10 грамм. Кроме того, метанол может проникать в организм через неповрежденную кожу. Предельно допустимая концентрация метанола в воздухе рабочей зоны равна 5 мг/м.
Для ацетилирования АМОЛа на второй стадии получения AM из ацетата мегестрола наиболее часто предлагаются методы, основанные на взаимодействии стероидного спирта с уксусным ангидридом в среде пиридина или его смеси с другими растворителями в присутствии азотистого основания в качестве катализатора (GB 1055534, 18.01.1967; US 3126399, 24.03.1964; RU 2039560, 20.07.1995). Однако эта группа методов имеет такие существенные недостатки, как длительность процесса, необходимость проведения стадий дополнительной очистки, что приводит к потерям целевого продукта, а также большой избыток применяемых реагентов. Помимо использования значительных количеств высокотоксичного пиридина, создающего экологические проблемы, и расходов на избыток ацилирующих агентов осаждение, промывка и последующая очистка целевого продукта в предлагаемых условиях требуют больших объемов воды, что создает дополнительные трудности при масштабировании процесса.
С целью устранения указанных выше проблем были проведены разработки, в которых при ацилировании стероидных спиртов предлагалась замена пиридина диалкилкетоном, в частности ацетоном, и использование в качестве катализатора реакции третичных аминов (RU 2091019, 27.09.1997; RU 2091388, 27.09.1997). Следует, однако, отметить, что, во-первых, данный метод не был применен в структуре полного цикла получения AM из ацетата мегестрола, а во-вторых, качество получаемого эфира АМОЛа в названных разработках не было исследовано специальными методами на наличие и характер представленных в нем примесей, и целевой продукт охарактеризован только температурой плавления. Кроме того, для достижения высокого выхода выделение продукта предлагается проводить либо высаживанием тем же токсичным метанолом, либо извлечением продукта реакции сорбционным методом.
Помимо того что продукт, выделенный сорбционным методом, требует дополнительной очистки от ацетона (при этом потери составляют до 5% выхода), следует отметить, что предложенные для выделения сорбционным методом неионогенные полярные или малополярные макропористые сорбенты типа "поролас" в настоящее время промышленностью не выпускаются.
В качестве наиболее близкого аналога заявляемого метода получения AM из ацетата мегестрола может быть рассмотрен способ, раскрытый в патенте RU 2039560, 20.07.1995. В прототипе описан двухстадийный метод получения AM из ацетата мегестрола, где на первом этапе применяется метод восстановлении субстрата борогидридом натрия в метаноле при комнатной температуре с получением (после осаждения, фильтрования и сушки) кристаллического АМОЛа с выходом примерно 94%. На втором этапе проводят ацетилирование полученного АМОЛа уксусным ангидридом в пиридине, осаждение смесью воды и соляной кислоты на холоду, фильтрование, сушку осадка и последующую очистку целевого продукта. Выход AM на этой стадии составляет 78,6%.
Общий выход диацетата мепрегенола при получении согласно способу-прототипу (в расчете на ацетат мегестрола) - 73,9%. Качественные характеристики (температура плавления, результаты определения примесей методом ТСХ) полученного данным способом препарата диацетата мепрегенола в описании не приводятся.
Помимо низкого общего выхода целевого продукта к числу недостатков прототипа следует отнести и рассмотренные выше негативные качества, общие для всех методов восстановления ацетата мегестрола борогидридом натрия в метаноле (технические и экологические проблемы при работе с высоко токсичным растворителем) и ацетилирования стероидных спиртов в пиридине (длительность процесса и избыточные количества реагентов, в том числе токсичного пиридина, создающие трудности для массового производства).
Основной задачей при создании настоящего изобретения была разработка способа, который обеспечивал бы получение качественного продукта, полностью отвечающего требованиям фармакопеи (с чистотой не менее 98%), более простым и безопасным в сравнении с известными аналогами методом, а также возможность масштабирования процесса.
Раскрытие изобретения.
Поставленная задача была решена благодаря: а) отказу от использования метанола на первом этапе способа получения AM и проведению реакции восстановления ацетата мегестрола борогидридом натрия в водном изопропаноле с содержанием воды 10-20%, в присутствии соляной кислоты и при температуре 11±2оС и б) проведению второй стадии способа (ацилирования АМОЛа) в ацетоне в присутствии каталитических количеств третичных аминов и с использованием водного аммиака на стадии осаждения целевого продукта.
а) Изопропиловый спирт был выбран авторами в качестве альтернативы метанолу, поскольку он, являясь значительно менее токсичным соединением, чем метанол, способен заменять последний в качестве растворителя во многих процессах. Однако как третичный спирт он слабо взаимодействует с борогидридом натрия, поэтому для получения активного водорода в реакции восстановления мегестрола ацетата авторами была использована разбавленная водой соляная кислота, интенсивно реагирующая с борогидридом натрия с выделением атомарного водорода. С точки зрения возможности масштабирования процесса существенным моментом является и то, что изопропанол легко регенерируется из маточного раствора: регенерация 87% изопропанола составляет более 80%, в то время как регенерация 90%-ного метанола обычно не превышает 50-60%. Соответственно, при использовании на этом этапе изопропанола в концентрации, близкой к указанной, возникает возможность практически безотходного использования растворителя. С учетом этого авторами были подобраны оптимальные условия проведения реакции восстановления ацетата мегестрола борогидридом натрия в среде изопропилового спирта с концентрацией 80-90%. В результате было установлено, что в указанном интервале концентраций основного вещества в водном изопропаноле удается получить качественный продукт (с чистотой не менее 98%) с выходом 95,5-97% (примеры 1а, 1б и 1в), при этом предпочтительным является применение 87%-ного изопропанола. Согласно проведенным исследованиям необходимыми условиями для полноценного восстановления ацетата мегестрола борогидридом в среде водного изопропанола является поддержание температуры реакции в интервале 9-13°С, а также присутствие в реакционной смеси соляной кислоты в количестве, достаточном для выделения необходимого для восстановления кетогруппы при С-3 количества водорода. Оно определяется эмпирически в зависимости от применяемых реактивов и других конкретных условий; в приведенных ниже конкретных примерах соляная кислота была представлена в мольном соотношении Na-боргидридом, равном примерно 1:1. Что касается остальных условий реакции, таких как соотношение количества исходного материала с растворителем (вес/объем примерно 1:8-10) и восстановителем (вес/вес примерно 10:1), соотношение объемов воды и реакционной массы при осаждении (2 - 2,5:1) и т.д., было определено, что они имеют отношение, главным образом, к скорости реакций и, соответственно, срокам протекания процессов до их завершения. При соблюдении названных выше необходимых для получения технического результата условий проведения первой стадии (существенных признаков изобретения) АМОЛ, полученный после осаждения фильтрования и сушки в количестве 95-97% (против 94% в прототипе), содержит минимальные количества примесей (не более 2,5%), что позволяет использовать его на следующей стадии способа без проведения дополнительной очистки.
б) На второй стадии предлагаемого способа авторами была применена модификация метода ацилирования АМОЛа уксусным ангидридом в ацетоне, раскрытого ранее в примере 1в описания к патенту РФ №2091388. Существенным отличительным признаком разработанной авторами модификации является то, что для осаждения целевого продукта вместо водного метанола был использован водный аммиак в количестве, достаточном для полной нейтрализации образовавшейся в результате разложения избытка уксусного ангидрида уксусной кислоты и установления рН=6,5-7.
Введение этой операции позволило, сохранив высокий выход AM при ацетилировании АМОЛа в ацетоне (согласно цитированному патенту - 98,2%, а в настоящем изобретении - 98,5%), добиться улучшения качества целевого продукта, выражающегося в повышении температуры плавления (с 196-198°С согласно аналогу до 197-199°С - в настоящем изобретении) и снижении в препарате содержания примесей стероидной природы согласно данным ТСХ с 3,5 до 2% (примеры 2а и 2б).
Осуществление изобретения.
Реализация изобретения подтверждается следующими конкретными примерами, которые не должны рассматриваться как основание для ограничения его объема.
Пример 1. Получение 17-ацетата мепрегенола (АМОЛа)
а) К суспензии 20 г ацетата мегестрола в 166 мл 87%-ного изопропилового спирта, охлажденной при перемешивании до (11±2)°С, прибавляют 2 г борогидрида натрия (с содержанием основного вещества 96%) и медленно, по каплям, добавляют 10 мл 9%-ного раствора соляной кислоты в воде, постоянно поддерживая рН=7, а температуру реакционной смеси - не выше 13°С.
0
Затем к реакционной массе добавляют 400 мл охлажденной до температуры (11±2)°С воды с такой скоростью, чтобы температура реакционной смеси не превышала 13°С, после чего при постоянном перемешивании и той же температуре медленно, по каплям, добавляют еще 10,5 мл 9%-ного раствора соляной кислоты. После этого реакционную массу перемешивают при температуре (11±2)°С примерно в течение 1 часа. Осадок образовавшегося 17-ацетата мепрегенола отделяют на фильтре, промывают водным изопропанолом, а затем водой до рН=6,5-7 и сушат при температуре (50±5)°С до постоянного веса.
Получаемый продукт представляет собой белый кристаллический порошок с температурой плавления не ниже 186°С и суммой примесей 2-2,5% (по данным ТСХ).
Выход 17-ацетата мепрегенола (АМОЛа) составляет 97% от теоретического (на ацетат мегестрола).
б) Реакцию восстановления ацетата мегестрола проводят в полном соответствии с методикой, описанной выше, за исключением того, что в качестве растворителя используют 90%-ный изопропиловый спирт.
При этом получаемый продукт представляет собой белый кристаллический порошок с температурой плавления 185°-186°С и суммой примесей, составляющей 2,5%.. Выход АМОЛа (19,05 г) составляет 95,2% от теоретического.
в) Реакцию восстановления ацетата мегестрола проводят в полном соответствии с методикой, описанной выше, за исключением того, что в качестве растворителя используют 80%-ный изопропиловый спирт.
При указанных условиях проведения процесса получаемый продукт представляет собой белый кристаллический порошок с температурой плавления 185°-186°С и суммой примесей, составляющей 2,4%. Выход 17-ацетата мепрегенола в расчете на ацетат мегестрола - 96%.
Пример 2. Ацетилирование АМОЛа
а) Реакция ацетилирования 2 г полученного в примере (1а) АМОЛА проводилась в точном соответствии с методикой, приводимой в примере 1в описания к патенту РФ №2091388. При этом из 2 г 17-ацетата мегестрола было получено 2,13 г AM (выход 97,9%) в виде кристаллического порошка белого цвета с температурой плавления 196-198°С. При исследовании полученного продукта методом ТСХ было установлено наличие в нем примесей в количестве 3%.
б) В предлагаемой авторами модификации известного метода 2 г полученного в примере 1 а АМОЛа суспендируют в 6 мл ацетона и затем при перемешивании прибавляют 0,76 мл уксусного ангидрида, 0,02 г диметиламинопиридина и 0,6 мл триэтиламина. Реакционную массу продолжают перемешивать при комнатной температуре (25°С) в течение часа, после чего ее охлаждают до 10°С, по каплям добавляют 1 мл воды и перемешивают еще примерно 40 мин при этой температуре. К реакционной смеси с образовавшимся осадком диацетата мепрегенола медленно (с такой скоростью, чтобы температура в реакционной массе не поднималась выше 10°С) прибавляют 20 мл 1%-ного водного раствора аммиака для нейтрализации образовавшейся в реакции уксусной кислоты до рН=6,5-7 и продолжают перемешивать при этой температуре в течение 40 мин. Выпавший осадок отфильтровывают, промывают водным ацетоном, затем водой и высушивают при температуре 45°С до постоянного веса.
Получают 2,17 г белого кристаллического осадка с т.пл. 197-199°С. По данным ТСХ  содержание посторонних стероидов в целевом продукте составляет менее 2%. Выход диацетата мепрегенола на этой стадии соответствует 98,5%.
Общий выход целевого продукта, полученного двухстадийным способом, в расчете на ацетат мегестрола составляет 95,5% (против 74% в прототипе).
Пример 3. Определение гестагенной активности полученного препарата диацетата мепрегенола
50
50
Гестагенную активность диацетата мепрегенола, полученного в примере 2, определяли в эксперименте по стимуляции секреторных изменений эндометрия у неполовозрелых крольчих. Опытным животным (20 голов) в течение 5 дней ежедневно вводили масляный раствор испытуемого препарата в диапазоне доз 0,008-0,4 мг/кг (5 доз, 4 кролика на каждую дозу) в объеме 0,3 мл в желудок с использованием зонда. Контрольным самкам по той же схеме внутримышечно вводили прогестерон в интервале доз 0,01-1,0 мг/кг. На следующий день после последнего введения животных забивали, вскрывали и отбирали фрагмент одного рога матки для гистологического исследования на срезах степени прегравидных изменений эндометрия. Оценку активности проводили методом регрессионного анализа с использованием 4-балльной шкалы Мак-Фейла, в которой индекс 2 соответствует показателю ED. Относительную гестагенную активность (в сравнении с прогестероном) определяли как соотношение значений ED исследуемого препарата ацетомепрегенола и прогестерона. При этом были получены результаты, приведенные в таблице 1.
Определенное экспериментально значение относительной гестагенной активности ацетомепрегенола, полученного способом по изобретению, полностью соответствует имеющимся в литературе данным (Зейналов О.А. и др., 2005, Рос. Хим. журнал, XLIX; Корхов В.В. и др., 2005, Экспериметальная и клиническая фармакология, 68, №1, 39-41), что вкупе с достаточно высокой чистотой препарата определяет возможность его использования для производства лекарственных препаратов.