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Title:
POLYMORPHIC FORM OF AZITHROMYCIN DIHYDRATE AND PREPARATION METHOD THEREOF
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2001/087912
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a polymorphic form of azithromycin dihydrate (9-desoxo-9a-aza-9a-methyl-9a-homoerythromycin A) showing endothermy in differential scanning calorimetry (DSC) at 139° C, when recorded in an open aluminum crucible at a heating speed of 20° C/minute and showing an endothermy of 143, 7±0.5° C with a fusion heat of 54, 6±1.6 J/g when recorded in a capillary crucible at a heating speed of 10° C/minute. The invention also relates to a method for preparing said polymorphic form of azithromycin dihydrate. According to said method, hygroscopic azithromycin monohydrate is treated with acetone; water at 35-40° C is added; the mixture is then stirred at said temperature and crystals of said polymorph are optionally seeded; water is then added and the mixture is cooled at 5° C.

Inventors:
ASENSIO RODRIGUEZ RAMON (ES)
CRUZADO RODRIGUEZ MARIA DEL CA (ES)
DIAZ TEJO LUIS ANGEL (ES)
BORREL BILBAO JOSE IGNACIO (ES)
NOMEN RIBE ROSA (ES)
SEMPERE CEBRIAN JULIA (ES)
Application Number:
PCT/ES2001/000183
Publication Date:
November 22, 2001
Filing Date:
May 11, 2001
Export Citation:
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Assignee:
ERCROS IND SA (ES)
ASENSIO RODRIGUEZ RAMON (ES)
CRUZADO RODRIGUEZ MARIA DEL CA (ES)
DIAZ TEJO LUIS ANGEL (ES)
BORREL BILBAO JOSE IGNACIO (ES)
NOMEN RIBE ROSA (ES)
SEMPERE CEBRIAN JULIA (ES)
International Classes:
C07H17/08; (IPC1-7): C07H17/08
Domestic Patent References:
WO2001049697A12001-07-12
Foreign References:
EP0827965A21998-03-11
EP1103558A22001-05-30
EP0941999A21999-09-15
EP0298650A21989-01-11
Attorney, Agent or Firm:
Sugrañes Moline, Pedro (304 Barcelona, ES)
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Description:
D E S C R I P C I O N Forma polimórfica del dihidrato de azitromicina, y su procedimiento de obtención Antecedentes de la invención Azitromicina es el nombre genérico USAN de la 9- desoxo-9a-aza-9a-metil-9a-homoeritromicina A (fórmula 1), que es un compuesto derivado de la eritromicicina A que como esta pertenece al grupo de los antibióticos macróli- dos. La diferencia estructural entre ambos compuestos es la sustitución formal del grupo carbonílico en 9 de la eritromicina por un grupo metilamino. De esta manera se evita la formación de los compuestos acetálicos en el me- dio ácido del estomago que carecen de actividad antibi- ótica. Por el contrario, la azitromicina es un excelente agente terapéutico para el tratamiento de infecciones de la piel y del aparato respiratorio, así como para el tra- tamiento de enfermedades de transmisión sexual (Kirst, H.

A., Sides, G. D., Antimicrob. Agents Chemother., 1989, 33, 1419-1422.

Este compuesto fue descrito simultáneamente por pri-

mera vez por S. Djokic y G. Kobrehel (Sour Pliva) en el documento de patente belga BE 892.357 (y en el documento equivalente US-A-4.517.359) y por G. M. Bright y C. Gro- ton (Pfeizer Inc.) en el documento de patente US-A- 4.474.768. Ambos procedimientos finalizan con una recris- talización de la azitromicina en una mezcla agua-etanol que permite obtener el compuesto final en forma de mono- hidrato. Dicha forma cristalina es extremadamente higros- cópica, difícil de preparar y con un contenido en agua poco reproducible. Además presenta problemas durante la formulación debido a su capacidad de absorber cantidades variables de agua en función de la humedad relativa a la que se ve sometida.

En este sentido, D. J. M. Allen y K. M. Nepveux (Pfizer Inc.) describen en el documento de patente euro- pea EP-A-298.650 la azitromicina dihidrato como una nueva forma cristalina no higroscópica adecuada para la prepa- ración de formulaciones de uso terapéutico. La obtención de la azitromicina dihidrato (Método B de dicha patente) se realiza mediante recristalización de la azitromicina monohidrato higroscópica de una mezcla tetrahidrofurano/ hexano/agua (un mínimo de dos moles por mol de azitro- micina). Las características del dihidrato obtenido según dicha patente son las siguientes : El dihidrato funde a 126°C (platina calentable, 10°C/minuto) ; calorimetría diferencial de barrido (DSC) (velocidad de calentamiento, 20°C/minuto) muestra una en- doterma a 127°C ; termogravimetría (TGA) (velocidad de ca- lentamiento, 30°C/minuto) muestra una pérdida de peso del 1,8% a 100°C y del 4,3% a 150°C. Además presenta diferen- cias significativas en el espectro de infrarojo (IR) en pastilla de KBr respecto de la azitromicina monohidrato tal como muestra la tabla siguiente : Azitromicina 3500 y 3600 1340 1270 y 1285 1080 dihidrato, u (cm-1) 2 bandas agudas 2 bandas agudas Azitromicina 3500 No se 1280 No se monohidrato, u (cm~1) 1 banda ancha observa 1 banda ancha observa

Finalmente, dicho documento EP-A-298.650 describe el siguiente comportamiento del dihidrato de azitromicina frente a la humedad : A humedades relativas del 33% y del 75% el contenido de agua se mantiene esencialmente cons- tante, por lo menos 4 días, en el contenido teórico del 4,6%. A una humedad relativa del 100% el contenido en hu- medad sube hasta el 5,2% y se mantiene constante los tres días siguientes.

Los estudios de elucidación estructural de la azi- tromicina (Djokic, S., Kobrehel, G., J. Chem. Res. (S)., 1988,132 ; y J. Chem. Res. (M), 1988,1239) han permitido caracterizar las dos formas cristalinas, monohidrato y dihidrato, de la azitromicina.

Recientemente, M. S. Bayod, y J. M. Fernández (As- tur-Pharma, S. A.) describen en el documento de patente europea EP-A-827.965 la obtención del dihidrato de la azitromicina por cristalización de acetona/agua.

En ninguna de las patentes antes mencionadas se ha- bla de diferentes formas polimórficas del dihidrato de la azitromicina. Como es bien sabido, se denominan polimor- fos a las diferentes estructuras cristalinas en que puede

puede presentarse una misma sustancia química.

La detección y caracterización de formas polimórfi- cas de fármacos ha suscitado un enorme interés por parte de las empresas farmacéuticas y ha comportado la conce- sión de numerosas patentes sobre formas polimórficas. A título de ejemplo cabe citar los casos de la famotidina, ranitidina o diflunisal entre otros (Borka, L., Hale- blian, J. K., Acta Pharm. Jugosl., 1990, 40,71-94).

Descripción de la invención E1 objeto de la presente invención es una nueva for- ma polimórfica del dihidrato de azitromicina, termodina- micamente más estable, perfectamente caracterizable y re- producible mediante recristalización de la azitromicina monohidrato higroscópica de una mezcla acetona-agua.

El procedimiento de recristalización parte de azi- tromicina monohidrato, obtenida mediante el procedimiento de síntesis de Djokic y Kobrehel citado anteriormente, la cual es disuelta en acetona y agitada durante 30-40 minutos a una temperatura de 18-25°C. Se adiciona carbón activo y se mantiene la agitación durante 15 minutos fil- trándose a continuación. La solución resultante se ca- lienta con agitación a 35-40°C y se añade una primera fracción de agua destilada durante un periodo de 30-40 minutos. Se mantiene la agitación durante 2 h durante las cuales se observa la formación de un precipitado abundan- te Se adiciona una segunda fracción de agua durante 2 h manteniendo la temperatura entre 35-40°C. Finalizada la adición se mantiene la agitación durante 8 h. Finalmente la mezcla se enfría hasta 5°C, temperatura a la que se

mantiene durante 1 h. La azitromicina dihidrato resultan- te se filtra, lava con agua y se seca en corriente de ai- re a 35-40°C.

Con el fin de demostrar la diferente naturaleza del dihidrato obtenido mediante esta metodología de cristali- zación respecto al dihidrato obtenido mediante el proce- dimiento de Allen y Nepveux (Pfizer Inc.), descrito en la patente europea EP-A-298.650 citada anteriormente, se han reproducido los Métodos A y B de cristalización conteni- dos en la misma. Las muestras se identifican a lo largo del estudio de la siguiente forma : AZI. PA Azitromicina dihidrato obtenida según el mé- todo A de la patente EP-A-298.650 AZI. PB Azitromicina dihidrato obtenida según el mé- todo B de la patente EP-A-298. 650 AZI. F Azitromicina dihidrato polimorfo objeto de la presenteinvención Para estudiar dichas muestras se ha empleado tanto la calorimetría diferencial de barrido (DSC) como la ter- mogravimetría (TGA).

La DSC permite detectar cambios de calor específico y cambios entálpicos de las muestras frente a la tempera- tura o al tiempo, mientras que la TGA estudia sus pérdi- das de masa también en función de la temperatura o del tiempo. Los experimentos que se realizan mediante un ba- rrido de temperaturas (calentamiento o enfriamiento a ve- locidad constante) se denominan registros dinámicos y los realizados a temperatura constante isotérmicos.

Todos los estudios de polimorfismo por análisis tér-

mico se acostumbran a realizar por DSC y se basan en las distintas temperaturas de fusión de las formas polimórfi- cas o de transición entre formas cristalinas.

Al tratarse las muestras estudiadas de hidratos, es de prever que durante su calentamiento pierdan agua, bien progresivamente, bien a temperaturas definidas. En TGA se registra directamente esta pérdida, mientras que en DSC se observa el fenómeno endotérmico asociado a la evapora- ción. La pérdida del agua de cristalización provoca la pérdida de la forma cristalina inicial conduciendo habi- tualmente a una forma anhidra, que puede recristalizar o no. Si por aplicación de presión externa se consigue evi- tar el desprendimiento del agua de cristalización, es po- sible llegar a registrar el punto de fusión de la forma hidratada.

El estudio realizado ha permitido obtener los si- guientes resultados : El contenido teórico en agua de los hidratos de azitromi- cina y el resultado de los análisis por el método de Karl-Fisher se muestra en la tabla siguiente.

Teórico (% agua) Karl-Fisher (% agua) AZI. PA 4,6 5,1 AZI. PB 4,6 3,4 AZI. F 4, 6 4, 9 Termogravimetría (TGA) Los registros se llevan a cabo en un instrumento Mettler-Toledo Stare, TG50 con un barrido de nitrógeno

seco de 200 ml/minuto y crisol estándar de alúmina de 100 plu sin tapa, en un margen de temperaturas de 30 a 1000°C y con una velocidad de calentamiento de 30°C/minuto. Los resultados principales se muestran en la Tabla 1 y en la Figura 1, especificamente destinados a representar los registros de termogravimetría en crisol estándar de alúmina sin tapa a 30°C/minuto.

Tabla 1 Registros de termogravimetría en crisol estándar de alúmina sin tapa a 30°C/minuto. Muestra Masa perdida Tpico (%) (C) AZI. PA 5,3 (5,3) 110 80,9 255 5,8 420 10,3 570 AZI. PB 5,8 (5,8) 100 82,5 255 11,0 555 AZI. F 5,0 (4,7) 110 80,6 255 5,4 410 11,8 565 En los registros de AZI. PA (5154), AZI. PB (5156), AZI. F (5153) se analizan de nuevo la parte inicial (Figu- ra 2), primer salto, que corresponden a la perdida de agua. En la Figura 2, representativa de la zona inicial de los registros de termogravimetría, se puede observar la dificultad de evaluación de esta pérdida, que, por un lado, está superpuesta al transitorio inicial del calen- tamiento (aumento de peso) y, por otro, la línea de base al terminar la pérdida no es horizontal. Se elimina la subida inicial, debida a la estabilización de la balanza

y se obtiene un valor corregido, que se indica entre pa- réntesis en la Tabla 1. En la Tabla 2 se presenta la com- paración de este valor con el obtenido por Karl-Fisher.

El valor teórico de contenido en agua de la azitromicina dihidratada es del 4,6%.

Tabla 2 Karl-Fisher (% TGA (% agua) agua) AZI. PA 5,1 5,3 AZI. PB 3,4 5,7 AZI. F 4, 9 4, 7 En estos resultados se observa que el valor en con- tenido de agua de la AZI. PB es inferior al teórico cuando se determina por Karl-Fisher pero superior al teórico cuando se determina por TGA. Dicho resultado pone de ma- nifiesto que AZI. PB no es un dihidrato estable.

Calorimetría diferencial de barrido DSC La temperatura y velocidad de pérdida de agua depen- de de la temperatura y de la presión parcial del vapor de agua sobre la muestra. Por ello hay una gran influencia de las condiciones de registro sobre los resultados que se obtienen. En consecuencia, ha sido necesario estable- cer las condiciones de registro idóneas en DSC para las muestras a estudiar. Se han ensayado distintos que com- prenden : -Registros a presión atmosférica en crisol estándar de aluminio con la tapa perforada a 10°C/minuto con ba- rrido de nitrógeno seco a 100 ml/minuto.

-Registros a presión atmosférica en crisol estándar de

aluminio con la tapa perforada a 20°C/minuto con ba- rrido de nitrógeno seco a 100 ml/minuto (representados en la Figura 3).

-Registros bajo 30 bar de presión de nitrógeno seco (representados en la Figura 4).

-Registros en crisol capilar (representados en la Figu- ra 5).

Todos los registros realizados a presión atmosférica con crisol estándar de aluminio con tapa perforada se han realizado en un instrumento Mettler-Toledo Stare, DSC821 y presentan picos anchos, poco resueltos. Los mejores re- sultados se obtienen con una velocidad de calentamiento de 20°C/minuto (Figura 3). Este hecho es típico de fenó- menos asociados a la pérdida de volátiles.

E1 registro a presión atmosférica con crisol están- dar de aluminio con tapa perforada a 20°C/minuto de la muestra indicada como AZI. PA presenta la endoterma de fi- sión a 129°C, valor compatible con los 127°C descritos en AZI. PA, mientras que la AZI. F, según la presente inven- ción, la presente invención, la presenta a 139°C.

Los registros obtenidos bajo 30 bar de presión de nitrógeno (Figura 4 y Tabla 3) se han realizado en un instrumento Mettler-Toledo Stare, DSC27HP. Tienen una re- solución mejor que los realizados a presión atmosférica y ya permitirían en principio diferenciar entre las distin- tas formas cristalinas. La forma AZI. F, objeto de la pre- sente inveción, también presenta el pico de fusión por encima de los 140°C, mientras que la obtenida según el ejemplo A descrito en la patente europea EP-A-298.650 ci-

tada anteriormente lo hace a una temperatura claramente inferior.

Tabla 3 Registros DSC realizados a 10°C/minuto en crisol estándar de aluminio abierto, bajo 30 bar de nitrógeno AH Tpico Muestra (J/g) (°C) AZI. PA 85,1 135,9 AZI. PB 61,4 100,8 AZI. F 84,5 141, 7 Los registros en crisol capilar cerrado a la llama permiten diferenciar claramente entre las formas crista- linas y descartar posibles mezclas entre ellas. Para los registros en crisol capilar se ha empleado un instrumento Mettler-Toledo Stare, DSC821 con una velocidad de barrido de 10°C/minuto y una modificación del diseño de crisol propuesto por Whiting et al. (Whiting, L., Labean, M. y Eadie, S.; Thermochimica Acta, 136 (1988), 231-245) con las características que se muestran en la Figura 5, y que son las siguientes : -el material constitutivo del soporte es oro, y su es- pesor es de 0,2 mm ; -el material constitutivo del capilar es vidrio, y su espesor es de 0,15 mm ; -las medidas son : a = 5,6 mm b = 2,3 mm c = 9-11 mm d = 1,8 mm

Los resultados se presentan en la Tabla 4 y la Figu- ra 6.

Tabla 4 Registros DSC realizados en crisol capilar AH Tpico Muestra (J/g) (C) AZI. PA 134,8 139,3 AZI. PB 13,3 110,5 25,9 120,5 23,9 143,8 AZI. F 67,7 142,4 Dichos registros ponen de manifiesto que la azitro- micina dihidrato objeto de la presente invención (AZI. F) presenta una endoterma que se sitúa, en todos los tipos de registro ensayados, a temperatura superior a la de la azitromicina dihidrato obtenida según el procedimiento A descrito por D. J. M. Allen y K. M. Nepveux (Pfizer Inc.) en la patente europea EP-A-298.650 (AZI. PA). Los regis- tros anteriores muestran el comportamiento anómalo de la muestra AZI. PB obtenida según el procedimiento B de dicha patente.

En particular, la azitromicina dihidrato objeto de la presente invención presenta la endoterma a 143,70,5°C con un calor de fusión de 54,61,6 J/g, cuando se regis- tra en crisol capilar con una velocidad de calentamiento de 10°C/minuto. En dichas condiciones, la azitromicina dihidrato obtenida según el procedimiento A descrito por

D. J. M. Allen y K. M. Nepveux (Pfizer Inc.) en la paten- te europea EP-A-298.650 (AZI. PA) presenta una endoterma a 139°C con un calor de fusión de 135 J/g.

Para demostrar la repetitividad del procedimiento de cristalización, se registran en crisol capilar y a 10°C/minuto muestras procedentes de distintos lotes con los resultados de la Tabla 5.

Tabla 5 Registros DSC de las pruebas de repetitividad del método de cristalización n° Or-AH Tpico Muestra den (J/g) (°C) AZ016 5794 53,4 143,9 AZ017 5795 55,0 143,4 AZ019 5792 54,8 143,0 AZ020 5793 55,1 143,7 En consecuencia se puede concluir que el procedi- miento de recristalización de la azitromicina descrito en esta patente rinde de forma repetitiva una forma polimór- fica dihidratada diferente de la reivindicada en la pa- tente europea EP-A-298.650. Además, la forma polimórfica de azitromicina dihidrato objeto de esta invención resul- ta ser la termodinamicamente más estable, dado que la endoterma se produce a una temperatura superior.

Dicha mayor estabilidad termodinámica se refleja también en la mayor estabilidad de la azitromicina dihi- drato objeto de la presente invención frente a la hume- dad. En efecto, tal como se ha explicado anteriormente,

el contenido de agua de la azitromicina dihidrato obteni- da según la patente europea EP-A-298.650 se mantiene esencialmente constante a humedades relativas del 33% y del 75%, por lo menos 4 días, en el contenido teórico del 4,6%. A una humedad relativa del 100% el contenido en hu- medad sube hasta el 5,2% y se mantiene constante los tres días siguientes. Por su parte, la azitromicina dihidrato objeto de la presente invención mantiene la humedad entre 4,0 y 5,0% durante al menos 64 días en condiciones forzadas de 70% de humedad. En condiciones de humedad re- lativa del 95% se mantiene estable durante, al menos, 21 días.

Parte experimental Las muestras de azitromicina dihidrato AZI. PA y AZI. PB se han obtenido siguiendo los procedimientos A y B de la patente europea EP-A-298.650 de D. J. M. Allen y K.

M. Nepveux (Pfizer Inc.).

AZI. F En un matraz de vidrio de 1 1 se introducen 290 ml de acetona y se añaden 165 g de azitromicina monohidrato cruda. Se agita la mezcla durante 30-4 minutos a 18-25°C hasta la disolución completa de la misma. Se añade a con- tinuación 1 g de carbón activo y se agita durante 15 mi- nutos. A continuación se filtra la solución y el carbón activo se lava con 30 ml de acetona. El filtrado se ca- lienta con agitación a 35-40°C y, a continuación, se le añaden 72 ml de agua destilada durante 30-40 minutos man- teniendo la temperatura. A continuación se deja durante 2 h con agitación durante las cuales aparece un precipitado abundante (dicha precipitación se puede favorecer por

sembrado con azitromicina dihidrato procedente de una operación anterior). Seguidamente, se realiza una nueva adición de 480 ml de agua durante 2 h manteniendo la mez- cla a 35-40°C. Finalmente, la mezcla resultante se deja durante 8 h a dicha temperatura. La mezcla resultante se enfría lentamente hasta 5°C y se mantiene a esta tempera- tura durante 1 h. Seguidamente se filtra y el sólido re- sultante se lava con 300 ml de agua destilada. El sólido se seca a 35-40°C en estufa con corriente de aire hasta peso constante. Se obtienen 115 g de azitromicina dihi- drato. Dicha forma polimórfica presenta una endoterma a 139°C cuando se registra en crisol abierto de aluminio con una velocidad de calentamiento de 20°C/minuto. El es- pectro de IR registrado en KBr se muestra en la Figura 7.