Способ получения полиморфной формы 4-(3-этокси-4-гидроксибензил)-N-(2,4-дифторфенил)-5-оксо-5,6-дигидро-4H-1,3,4-тиадиазин-2-карбоксамида
METHOD FOR PRODUCTION OF POLYMORPHOUS FORM OF 4-(3-ETHOXY-4-HYDROXYBENZYL)-N-(2,4-DIFLUORPHENYL)-5-OXO-5,6-DIHYDRO-4H-1,3,4-THIADIZINE-2-CARBOXAMIDE

Область техники
Изобретение относится к химико-фармацевтической промышленности и медицине. Более конкретно изобретение предоставляет способ получения полиморфной формы ценного антибактериального соединения 4-(3-этокси-4-гидроксибензил)-N-(2,4-дифторфенил)-5-оксо-5,6-дигидро-4H-1,3,4-тиадиазин-2-карбоксамида с помощью которого возможно эффективно воздействовать на патогенные микроорганизмы, резистентные к известным антибиотикам, что особенно важно в терапии хронических инфекций.
Уровень техники
Yersinia pseudotuberculosis
Salmonella enterica
Pseudomonas aeruginosa
E. coli
Chlamydia spp
Хроническая инфекция такими патогенами как, например, , , ,  и . представляет существенную угрозу здоровью людей. Основным препятствием для применения антибиотиков является быстрая адаптация патогена, реализуемая в ходе его эволюции. Это снижает чувствительность микроорганизма к антибиотикам, эффективным на острой стадии инфекционного процесса, в частности, за счёт изменения метаболической активности. Поэтому на данный момент эффективных антибиотиков с выраженным терапевтическим эффектом при хронической инфекции на рынке лекарственных препаратов не существует.
Yersinia
Brucella
Chlamydia
Salmonella
Shigella
Helicobacter
Альтернативным подходом является воздействие на систему секреции III типа у патогенных бактерий, таких как возбудители особо опасных инфекций (, ), и возбудителей социально-значимых инфекций, таких как , , ,  и др. Эта система более консервативна и в гораздо меньшей степени подвержена мутациям как одному из факторов развития антибиотикорезистентности. Следовательно, ингибиторы секреции III типа будут оказывать направленное воздействие на механизмы, обуславливающие процесс перехода инфекции в хроническую форму. Кроме того, система секреции III присутствует только у патогенных бактерий, следовательно, ее ингибиторы не токсичны для нормальной микрофлоры человека и являются избирательными активными фармацевтическими субстанциями (далее - АФС).
В формуле изобретения к патенту RU 2447066 (опубл. 20.10.2011) заявлены биологически активные вещества, подавляющие патогенные бактерии, представляющие собой замещенные производные 1,3,4-тиадиазинонов (II), полученные на основе тиогидразидов оксаминовых кислот общей формулы
1
2
4
4
1
5
1
4
где R представляет собой H; R представляет фенил, замещенный алкилом С-С, Hal, R представляет собой фенил, замещенный Hal, ОН, OR, a R представляет собой незамещенный алкил С-С.
В описании изобретения к указанному патенту (пример 12) раскрыт 4-(3-этокси-4-гидроксибензил)-N-(2,4-дифторфенил)-5-оксо-5,6-дигидро-4H-1,3,4-тиадиазин-2-карбоксамид (CL028) формулы (II)
который с выходом 75% получают из 2-[2-(3-этокси-4-гидроксибензил)гидразино]-N-(2,4-дифторфенил)-2-тиоксоацетамида (16)
1
реакцией с хлоруксусной или бромуксусной кислотой, взятой в 1,2-кратном мольном избытке, при кипячении в изо-пропаноле в присутствии ацетата аммония. Строение соединения CL028 подтверждено данными Н ЯМР-спектроскопии, масс-спектрометрии и элементного анализа (С, H, N).
Chlamydia trachomatis
Соединение CL028 эффективно подавляет рост хламидий при суспензионном заражении эукариотических клеток МсСоу и HL штаммом Bu-434 : при концентрациях 12,5 мкМ и 25 мкМ сохраняется около 70% инфицированных клеток, тогда как при концентрации 50мкМ доля таких клеток составляет приблизительно 5%.
Pseudomonas aeruginosa
Pseudomonas aeruginosa
Pseudomonas aeruginosa
В формуле изобретения к патенту RU 2624846 (опубл. 07.07.2017) заявлены применение 4-(3-этокси-4-гидроксибензил)-5-оксо-5,6-дигидро-4Н-[1,3,4]-тиадиазин-2 (2,4-дифторфенил)-карбоксамида (CL-55) для подавления инфекции, вызванной устойчивыми к антибиотикам штаммами  в живом организме и способ подавления инфекции, вызванной устойчивыми к антибиотикам штаммами , заключающийся в воздействии на штаммы  эффективным количеством указанного соединения.
+
+
+
+
На мышиной модели септической синегнойной инфекции эффективность соединения CL-55 при пероральном введении (гаважной иглой до желудка) в дозах 150 мг/кг, 100 мг/кг и 50 мг/кг оценена по динамике гибели животных на 4 сутки после внутрибрюшинного заражения антибиотикорезистентными клиническими штаммами КБ6/6/2014 exoS, 693/6/2014 exoS, 1840/36/2015 exoU и 1625/36/2015 exoU:
ШтаммP. aeruginosa
Доза заражения
Процент выживаемости при дозе CL-55, мг/кг
150
100
50
Контроль
КБ6/6/2014 exoS<sup>+</sup>
4×10<sup>6</sup> КОЕ/мышь
75
58
50
33
693/6/2014 exoS<sup>+</sup>
2×10<sup>6</sup> КОЕ/мышь
83
67
58
42
1840/36/2015 exoU<sup>+</sup>
1×10<sup>6</sup> КОЕ/мышь
83
75
33
50
1625/36/2015 exoU<sup>+</sup>
1×10<sup>6</sup> КОЕ/мышь
92
67
50
0
Введение CL-55 в дозах 50 мг/кг в течение 3-х дней 1 раз в сутки приводило к повышению выживаемости в 1,5 раза. Введение CL-55 в дозе 100 мг/кг приводило к снижению смертности в 2 раза. Введение в том же режиме препарата CL-55 в дозе 150 мг/кг заметно снижало смертность животных в группах, зараженных каждым из штаммов: для зараженных КБ6/6/2014 - в 2,3 раза; для зараженных 693/6/2014 - в 2 раза; для зараженных 1840/36/ 2015 - в 1,6 раза; для зараженных штаммом 1625/36/2015 выживаемость мышей, получавших CL-55, составила 92%, при том, что все зараженные мыши без лечения погибли.
В описании изобретения было экспериментально продемонстрировано, что соединение 4-(3-этокси-4-гидроксибензил)-5-оксо-5,6-дигидро-4Н-[1,3,4]-тиадиазин-2-(2,4-дифторфенил)-карбоксамид вызывает подавление развития инфекции на моделях лабораторных животных при использовании как терапевтической, так и профилактической схемы введения, что приводит к значительному увеличению выживаемости животных и подавлению накопления псевдомонад в органах при септической инфекции у мышей. Кроме того, было показано, что соединение является малотоксичным и может быть рекомендовано для дальнейших доклинических и клинических испытаний. Из результатов проведенных исследований также следует то, что в соответствии с механизмом действия CL-55 не проявляет бактерицидной активности в отношении кишечной микрофлоры животных и не влияет негативно на состав кишечной микрофлоры. Это является принципиальным преимуществом CL-55 перед используемыми антибиотиками и делают его перспективным соединением для лечения антибиотикорезистентных госпитальных штаммов синегнойной палочки.
В формуле изобретения к патенту RU 2737087 (опубл. 24.11.2020) заявлена фармацевтическая композиция антибактериального действия, включающая действующее вещество 4-(3-этокси-4-гидроксибензил)-5-оксо-5,6-дигидро-4H-[1,3,4]-тиадиазин-2-(2,4-дифторфенил)-карбоксамид в кристаллической форме с размером частиц менее 50 мкм в количестве от 150 до 600 мг в виде пероральной твердой дозированной лекарственной формы с приемлемыми вспомогательными веществами.
Предпочтительно фармацевтическая композиция в качестве приемлемых вспомогательных веществ содержит наполнители, разрыхляющие, модификаторы поверхности, связывающие, скользящие, при следующем соотношении компонентов, мас. %:
действующее вещество -4-(3-этокси-4-гидроксибензил)-5-оксо-5,6-дигидро-4H-[1,3,4]-тиадиазин-2-(2,4-дифторфенил)-карбоксамид:
от 25 до 75,
наполнитель:
от 20 до 70,
разрыхляющее:
от 2 до 20,
модификатор поверхности:
до 10,
связывающее:
от 1 до 10,
скользящее:
до 1,5.
Pseudomonas
aeruginosa
Enterococcus spp
Chlamydia trachomatis
Salmonella spp
Фармацевтическая композиция представлена пероральной твердой дозированной лекарственной формой для приема внутрь в виде таблеток, покрытых или не покрытых оболочкой, или капсул твердых, или порошка дозированного, или порошка для приготовления раствора и предназначена для лечения острых, рецидивирующих и хронических инфекций, таких как осложненные инфекции мочевыводящих путей, пневмония, хронические урогенитальные инфекции, острые и хронические инфекции кишечной локализации, вызванные антибиотикорезистентными штаммами , ., , .
В описании изобретения указано, что критическое значение для показателей качества (тест растворения) и биодоступности имеет степень измельчения действующего вещества: размер частиц должен быть менее 50 мкм. Указано, что 4-(3-этокси-4-гидроксибензил)-5-оксо-5,6-дигидро-4H-[1,3,4]-тиадиазин-2-(2,4-дифторфенил)-карбоксамид находится в кристаллической форме, но при этом конкретных характеристик кристаллов, таких как, например, положения пиков на порошковых рентгенограммах и снимки, полученные способом электронной сканирующей микроскопии, описание изобретения не содержит.
В качестве наиболее близкого аналога настоящего изобретения авторы рассматривают образец действующего вещества 4-(3-этокси-4-гидроксибензил)-5-оксо-5,6-дигидро-4H-[1,3,4]-тиадиазин-2-(2,4-дифторфенил)-карбоксамида в кристаллической форме, который затем был включён в твердую дисперсию в соответствии с описанием и формулой изобретения к патенту RU 2743927 (опубл. 01.03.2021).
На Фиг. 1 к патенту RU 2743927 представлены результаты рентгенофазового анализа образца действующего вещества 4-(3-этокси-4-гидроксибензил)-5-оксо-5,6-дигидро-4H-[1,3,4]-тиадиазин-2-(2,4-дифторфенил)-карбоксамида в кристаллической форме.
На Фиг. 11 представлен снимок, полученный при исследовании действующего вещества в кристаллической форме методом электронной сканирующей микроскопии, показывающий, что в порошке присутствуют частицы в форме параллелепипедов с измерениями, близкими к 12×8×5 мкм (соотношение сторон составляет 2,4:1,6:1).
1
13
6
6
В описании изобретения к указанному патенту констатируется, что наиболее близким аналогом технического решения заявленного изобретения является патент RU 2624846, в котором в примере 1 (с. 14) раскрыт синтез 4-(3-этокси-4-гидрокси-бензил)-5-оксо-5,6-дигидро-4Н-[1,3,4]-тиадиазин-2-карбокси-(2,4-дифторфенил)амида (соединение CL-55) (VIII). В частности, после окончания реакции, которую проводят в среде изо-пропанола, реакционную смесь охлаждают, отфильтровывают выпавшие кристаллы и промывают их на фильтре водой и холодным этанолом. Остаток четырехкратно перекристаллизовывают из этанола. Т. пл. 129-130°C. Структура подтверждена данными спектрометрии ЯМР Н (400 МГц, DMSO-d) и ЯМР С (100 МГц, DMSO-d), элементного (С, Н, N) анализа и масс-спектрометрии (m/z).
1998
2004
et al
Adv. Drug Delivery Rev
Специалисту в области технологии фармацевтических субстанций известно, что для многих соединений различные полиморфы могут обладать существенно различающимися физико-химическими и технологическими свойствами (см., например, Stephen R. Byrn, George Zografi, Xiaoming (Sean) Chen. Solid State Properties of Pharmaceutical Materials. 2017. John Wiley & Sons. Р. 22-37; Mino R. Caira. Crystalline Polymorphism of Organic Compounds // Top. Curr. Chem. Vol. 198 (). Pp.163-208. - Pp. 164-166; S. Morisette . High-through put crystallization: polymorphs, salts, co-crystals and solvates of pharmaceutical solids // . Vol. 56 (). Pp. 275-300; И.Г. Смирнова, В.В. Чистяков. Клиническая фармакокинетика: теоретические, прикладные и аналитические аспекты: руководство / Под ред. В.Г. Кукеса. 2009. 432 с. Гл. 11.2.). Поэтому поиск способов получения новых полиморфов ценных АФС является важной и актуальной задачей.
Раскрытие сущности изобретения
Целью настоящего изобретения является расширение арсенала способов получения АФС в качестве средств для лечения заболеваний и патологических состояний, вызываемых патогенными микроорганизмами, резистентными к антибиотикам. Более конкретно, изобретение обеспечивает способ получения полиморфа 4-(3-этокси-4-гидроксибензил)-N-(2,4-дифторфенил)-5-оксо-5,6-дигидро-4H-1,3,4-тиадиазин-2-карбоксамида.
Техническим результатом изобретения является разработка способа получения полиморфа 4-(3-этокси-4-гидроксибензил)-N-(2,4-дифторфенил)-5-оксо-5,6-дигидро-4H-1,3,4-тиадиазин-2-карбоксамида c лучшими характеристиками, такими как показатели растворимости, температуры плавления, термостабильности, что в свою очередь позволяет получить стабильную фармацевтическую субстанцию соединения.
В соответствии с настоящим изобретением предложен способ получения полиморфа 4-(3-этокси-4-гидроксибензил)-N (2,4 дифторфенил)-5-оксо-5,6-дигидро-4H-1,3,4-тиадиазин-2-карбоксамида, включающий получение раствора соединения в тетрагидрофуране с концентрацией соединения 1,1-1,3 г/мл при 60°С при перемешивании, затем полученный раствор фильтруют через фильтр, нагретый до той же температуры, в приёмник, нагретый до той же температуры с получением фильтрата, и полученный фильтрат охлаждают до 4°С с получением кристаллов, причем полученные кристаллы имеют примитивную кубическую сингонию, в порошковой рентгенограмме присутствуют характерные пики высокой интенсивности при углах 2θ, равных 14,9°±0,1°, 16,0°±0,1° и 27,5°±0,1°, а также характерные пики средней интенсивности при углах 2θ, равных 18,3°±0,1° и 26,2°±0,1°, температура плавления, определённая способом дифференциальной сканирующей калориметрии, находится в интервале от 99,7 до 101,8°С.
Предпочтительно применяемый ТГФ свободен от влаги и перекисных соединений, чтобы избежать возможных побочных реакций по карбамоильной и фенольной группам.
Краткое описание чертежей
На Фиг. 1 представлены результаты рентгенофазового анализа стандартного образца действующего вещества 4-(3-этокси-4-гидроксибензил)-5-оксо-5,6-дигидро-4H-[1,3,4]-тиадиазин-2-(2,4-дифторфенил)-карбоксамида в кристаллической форме, взятые из фигур чертежей к патенту RU 2743927, а также кристаллического образца сравнения и кристаллического образца АФС в соответствии с изобретением, изображённые в одинаковой шкале углов 2θ.
На Фиг. 2 представлен снимок, полученный при исследовании действующего вещества в кристаллической форме методом электронной сканирующей микроскопии с разрешением 10 мкм, взятый из фигур чертежей к патенту RU 2743927.
На Фиг. 3 представлен снимок, полученный при исследовании кристаллического образца сравнения методом электронной сканирующей микроскопии.
На Фиг. 4 представлен снимок, полученный при исследовании кристаллического образца АФС в соответствии с изобретением методом электронной сканирующей микроскопии.
На Фиг. 5 представлена термограмма плавления чистого образца кристаллической АФС в соответствии с изобретением, полученная способом дифференциальной сканирующей калориметрии.
На Фиг. 6 представлена термограмма плавления чистого образца сравнения, полученная способом дифференциальной сканирующей калориметрии.
Осуществление изобретения
Пример 1
. Получение полиморфа 4-(3-этокси-4-гидроксибензил)-5-оксо-5,6-дигидро-4H-[1,3,4]-тиадиазин-2-(2,4-дифторфенил)-карбоксамида в соответствии с заявляемым способом
При перемешивании магнитной мешалкой при 60°С готовят насыщенный раствор АФС в тетрагидрофуране, свободном от влаги и перекисных соединений, с концентрацией АФС 1,1-1,3 г/мл. Прекращают перемешивание и выдерживают раствор в течение 5-10 минут. Раствор фильтруют через стеклянный фильтр, нагретый до той же температуры, в приёмник, нагретый до той же температуры. Раствор охлаждают до 4°С и получают кристаллы АФС примитивной кубической сингонии. Кристаллы отделяют фильтрованием, переносят в сушильный пистолет Фишера и удаляют ТГФ до приемлемого остаточного содержания в соответствии с ГФ РФ.
Пример 2
. Получение полиморфного образца сравнения 4-(3-этокси-4-гидроксибензил)-5-оксо-5,6-дигидро-4H-[1,3,4]-тиадиазин-2-(2,4-дифторфенил)-карбоксамида
1
При перемешивании магнитной мешалкой готовят насыщенный при 55-60°С раствор АФС в хлороформе. Прекращают перемешивание и выдерживают раствор в течение 5-10 минут. Раствор фильтруют через стеклянный фильтр, нагретый до той же температуры, в приёмник, нагретый до той же температуры. Осуществляют естественное охлаждение раствора до комнатной температуры, при этом АФС кристаллизуется в моноклинной сингонии (пространственная группа P2/c).
Альтернативно раствор охлаждают до 4°С и получают кристаллы АФС триклинной сингонии (пространственная группа P-1). Кристаллы отделяют фильтрованием, переносят в сушильный пистолет Фишера и удаляют хлороформ до приемлемого остаточного содержания в соответствии с ГФ РФ.
Все исследования способом рентгенофазового анализа проводят с применением дифрактометра Bruker D8 ADVANCE (источник излучения: CuKα, напряжение: 40 кВ, ток: 40 мА, фильтр: Ni, детектор: LYNXEYE, интервал 2θ: 5-60° с шагом 0,01125°, 0,22-0,4 с/шаг). Для получения дифрактограмм исследуемые образцы перед исследованиями тщательно измельчают в агатовой ступке. Полученные таким образом порошки помещают в кюветы из монокристаллов кремния.
Температуры плавления определяют способом дифференциальной сканирующей калориметрии с применением калориметра TA Instruments DSC Q20P (интервал температуры: 25-250°С с шагом 25°С/мин, масса навески: 6,5-9,5 мг).
Далее авторы установили, что стандартный образец АФС 4-(3-этокси-4-гидроксибензил)-5-оксо-5,6-дигидро-4H-[1,3,4]-тиадиазин-2-(2,4-дифторфенил)-карбоксамида в кристаллической форме, раскрытый в описании изобретения к патенту RU 2743927, по структуре полиморфа отличается от полиморфной формы, указанной в описании данного изобретения.
Сравнение результатов рентгенофазового анализа образца АФС 4-(3-этокси-4-гидроксибензил)-5-оксо-5,6-дигидро-4H-[1,3,4]-тиадиазин-2-(2,4-дифторфенил)-карбоксамида в кристаллической форме, известного из патента RU 2743927, а также кристаллического образца сравнения и кристаллического образца АФС в соответствии с изобретением, изображённых в одинаковой шкале углов 2θ показывает достоверные различия.
На рентгенограмме известного образца присутствуют характерные пики высокой интенсивности при 6,0°±0,1° и 17,5°±0,1°, а также пики средней интенсивности при углах 2θ, равных 6,3°±0,1°, 7,5°±0,1°, 9,3°±0,1°, 13,8°±0,1°, 20,8°±0,1°, 22,3°±0,1°, 23,2°±0,1°, 24,7°±0,1° и 30,6°±0,1°.
Порошковые рентгенограммы известного стандартного образца и кристаллического образца сравнения имеют характерные пики при углах 2θ, равных 10,3°±0,1°, 11,9°±0,1°, 13,6°±0,1°, 17,6°±0,1° и 21,1°±0,1°, которые отсутствуют на порошковой рентгенограмме заявляемого полиморфа.
Порошковая рентгенограмма заявляемого полиморфа имеет характерные пики высокой интенсивности при углах 2θ, равных 14,9°±0,1°, 16,0°±0,1° и 27,5°±0,1° 2θ, а также характерные пики средней интенсивности при углах 2θ, равных 18,3°±0,1° и 26,2°±0,1°, которые отсутствуют на порошковых рентгенограммах известного образца и образца сравнения.
Сравнение снимков, полученных при исследовании известной кристаллической формы (патент RU 2743927) методом электронной сканирующей микроскопии (Фиг. 2) со снимками кристаллического образца сравнения (Фиг. 3) и кристаллического образца АФС в соответствии с изобретением (Фиг. 4) показывает их различия. Кристалл формы, известной из RU 2743927 имеет удлинённую форму с отношением длины к ширине около 2,4:1. Кристалл образца сравнения является ещё более удлинённым (отношение длины к ширине около 6:1). Кристалл образца АФС в соответствии с изобретением представляется незначительно скошенным ромбэдром, близком к кубу.
Температура плавления кристаллической АФС в соответствии с изобретением, определённая способом дифференциальной сканирующей калориметрии, составляет 99,7-101,8 С, тогда как кристаллический образец сравнения плавится при 137,0°С. Таким образом, полиморф, полученный заявляемым способом, является новой кристаллической формой 4-(3-этокси-4-гидроксибензил)-5-оксо-5,6-дигидро-4H-[1,3,4]-тиадиазин-2-(2,4-дифторфенил)-карбоксамида.
Кроме того, способом дифференциальной сканирующей калориметрии авторы установили, что при плавлении чистого образца кристаллической АФС, полученного в соответствии с изобретением, он частично переходит в кристаллический образец сравнения (Фиг. 5). Обратный переход при охлаждении расплавленного кристаллического образца сравнения (Фиг. 6) в образец кристаллической АФС в соответствии с изобретением не наблюдается. Это свидетельствует о большей стабильности кристаллической структуры известного полиморфа, что объясняет его меньшую растворимость по сравнению с полиморфом АФС, получаемым в соответствии с изобретением (ОФС.1.4.2.0014.15 «Растворение для твёрдых дозированных лекарственных форм»):
Полиморфная модификация
Растворимость, мкг/мл
рН 1,2
рН 4,5
рН 6,8
Образец сравнения (Пример 2)
0,29
0,78
0,34
Образец в соответствии с изобретением (Пример 1)
0,71
1,12
0,81
pH 1,2: 0,1 М раствор хлористоводородной кислоты
pH 4,5: ацетатный буферный раствор (ОФС.1.3.0003.15 «Буферные растворы»)
pH 6,8:фосфатный буферный раствор (ОФС.1.3.0003.15 «Буферные растворы»).
Растворитель
Растворимость, мг/мл (25°С)
Образец сравнения(Пример 2)
Образец в соответствии с изобретением (Пример 1)
Тетрагидрофуран
581
892
Ацетон
79
111
Метанол
75
99
Хлороформ
307
431
Этанол
22
41
Октанол-1
118
173
Гептан
28
53