奥马环素的晶形、其合成方法及其使用方法与流程

背景技术：

1、奥马环素（也被称为omc或ptk 0796）是一种9-氨甲基四环素衍生物，其目前正处于用于治疗各种细菌感染的高级临床开发阶段。下面显示奥马环素的结构：

2、。

3、奥马环素的化学合成先前已有描述，例如在美国专利号 9,434,680、美国专利号9,522,872和美国专利号 8,383,610中，它们各自的全部内容经此引用并入本文。用于合成奥马环素的一种示例性程序显示在以下方案1中。在该程序中，使用米诺环素(a)作为起始材料，其在第一步骤中用n-(羟甲基)邻苯二甲酰亚胺在9-位置处进行烷基化。这种转化的产物(b)与甲胺反应，这致使胺基团脱保护并提供中间体(c)。在下一步骤中，中间体(c)在还原烷基化条件下与三甲基乙醛反应以产生游离碱形式的粗制奥马环素。

4、

5、方案1. 用于合成奥马环素的示例性程序。

6、在合成后，将粗制奥马环素游离碱纯化并转化为甲苯磺酸盐形式，其转而用于制备奥马环素的药物组合物。粗制奥马环素游离碱的纯化涉及使用高效液相色谱法（hplc）和收集含有经纯化的奥马环素游离碱的hplc级分。随后，hplc级分中的奥马环素游离碱通过用二氯甲烷萃取来进行浓缩。这种纯化程序可能是耗时的，例如需要多于70小时的加工时间以生成1千克纯奥马环素。其在溶剂蒸发过程中使奥马环素长时间暴露于较高温度，这导致降解。此外，该纯化程序需要大量溶剂，由此生成大量废物。因此，需要更简易和更高效的纯化奥马环素游离碱的程序以产生高纯产物。另外，还需要可配制成药物组合物的新型纯形式的奥马环素。

技术实现思路

0、发明概述

1、因此，在一些方面，本发明提供纯化奥马环素，例如粗制奥马环素游离碱的方法。所述方法在一些实施方案中包括改性hplc程序，其利用改性剂，例如乙酸并与先前使用的方法相比带来粗制奥马环素游离碱的更快速和更高效的纯化。

2、本发明的纯化奥马环素游离碱的方法在一些实施方案中还包括在奥马环素结晶之前使用纳滤浓缩含有奥马环素游离碱的hplc级分。使用纳滤代替用溶剂，例如二氯甲烷萃取hplc级分，由此消除在纯化过程中使用大量有毒溶剂的需要。纳滤的使用也避免奥马环素长时间暴露于较高温度，长时间暴露于较高温度可引起奥马环素的降解。任选地，如果在纳滤之后用溶剂，例如二氯甲烷进行萃取，与在没有纳滤的情况下进行的萃取相比，纳滤使得奥马环素的萃取所需的溶剂量显著减少。本文所述的纯化奥马环素的方法在一些实施方案中还包括，例如在hplc纯化、纳滤和任选萃取之后，使奥马环素游离碱结晶，以产生高纯奥马环素结晶游离碱，其杂质量显著低于使用先前的方法生成的奥马环素中的杂质量。

3、本发明的新型纯化方法首次实现奥马环素结晶游离碱的合成。因此，在一些实施方案中，本发明还提供奥马环素结晶游离碱、包含奥马环素结晶游离碱的药物组合物和使用奥马环素结晶游离碱治疗细菌感染的方法。

4、本发明的奥马环素结晶游离碱也可用于合成高纯奥马环素甲苯磺酸盐。因此，在一些实施方案中，本发明还提供由奥马环素结晶游离碱制备奥马环素的甲苯磺酸盐的方法。本发明还提供通过本发明的方法制成的奥马环素甲苯磺酸盐。

5、因此，在一些方面，本发明提供奥马环素游离碱的晶形（crystalline form），其中奥马环素由式(1)表示：

6、。

7、在进一步实施方案中，奥马环素由式(2)表示：

8、。

9、在一些方面，本发明还提供奥马环素游离碱的晶形的多晶型物，其由包括选自以下的至少一个峰的x-射线粉末衍射图表征：

10、在约7.25 °2θ处的峰；

11、在约7.37 °2θ处的峰；

12、在约10.33 °2θ处的峰；

13、在约12.58 °2θ处的峰；

14、在约12.81 °2θ处的峰；

15、在约14.75 °2θ处的峰；

16、在约16.44 °2θ处的峰；

17、在约17.86 °2θ处的峰；

18、在约19.32 °2θ处的峰；

19、在约19.44 °2θ处的峰；

20、在约19.62 °2θ处的峰；

21、在约22.19 °2θ处的峰；和

22、在约23.38 °2θ处的峰。

23、在一些实施方案中，所述多晶型物由包括以下峰的x-射线粉末衍射图表征：

24、在约7.25 °2θ处的峰；

25、在约7.37 °2θ处的峰；

26、在约12.58 °2θ处的峰；

27、在约12.81 °2θ处的峰；

28、在约16.44 °2θ处的峰；和

29、在约17.86 °2θ处的峰。

30、在一些实施方案中，所述多晶型物由包括以下峰的x-射线粉末衍射图表征：

31、在约7.25 °2θ处的峰；

32、在约7.37 °2θ处的峰；

33、在约10.33 °2θ处的峰；

34、在约12.58 °2θ处的峰；

35、在约12.81 °2θ处的峰；

36、在约14.75 °2θ处的峰；

37、在约16.44 °2θ处的峰；

38、在约17.86 °2θ处的峰；

39、在约19.32 °2θ处的峰；

40、在约19.44 °2θ处的峰；

41、在约19.62 °2θ处的峰；

42、在约22.19 °2θ处的峰；和

43、在约23.38 °2θ处的峰。

44、在一些方面，本发明还提供一种制备如上所述的多晶型物的方法，其包括从包含有机溶剂和水的溶剂体系中结晶游离碱形式的奥马环素。在一些实施方案中，有机溶剂和水以约5:95 v/v至约95:5 v/v的有机溶剂:水的比率存在于溶剂体系中。在进一步实施方案中，有机溶剂选自乙腈、丙酮、异丙醇和甲乙酮。在一个具体实施方案中，有机溶剂是丙酮。

45、在一些方面，本发明还提供通过如上所述的方法制备奥马环素游离碱的晶形的多晶型物。例如，在一些实施方案中，本发明提供通过一种方法制备奥马环素游离碱的晶形的多晶型物，所述方法包括：从包含有机溶剂和水的溶剂体系中结晶游离碱形式的奥马环素。

46、在一些实施方案中，有机溶剂和水以约5:95 v/v至约95:5 v/v的有机溶剂:水的比率存在于溶剂体系中。在进一步实施方案中，有机溶剂选自乙腈、丙酮、异丙醇和甲乙酮。在一个具体实施方案中，有机溶剂是丙酮。

47、在一些实施方案中，所述多晶型物由包括选自以下的至少一个峰的x-射线粉末衍射图表征：

48、在约7.25 °2θ处的峰；

49、在约7.37 °2θ处的峰；

50、在约10.33 °2θ处的峰；

51、在约12.58 °2θ处的峰；

52、在约12.81 °2θ处的峰；

53、在约14.75 °2θ处的峰；

54、在约16.44 °2θ处的峰；

55、在约17.86 °2θ处的峰；

56、在约19.32 °2θ处的峰；

57、在约19.44 °2θ处的峰；

58、在约19.62 °2θ处的峰；

59、在约22.19 °2θ处的峰；和

60、在约23.38 °2θ处的峰。

61、在一些实施方案中，所述多晶型物由包括以下峰的x-射线粉末衍射图表征：

62、在约7.25 °2θ处的峰；

63、在约7.37 °2θ处的峰；

64、在约12.58 °2θ处的峰；

65、在约12.81 °2θ处的峰；

66、在约16.44 °2θ处的峰；和

67、在约17.86 °2θ处的峰。

68、在一些实施方案中，所述多晶型物由包括以下峰的x-射线粉末衍射图表征：

69、在约7.25 °2θ处的峰；

70、在约7.37 °2θ处的峰；

71、在约10.33 °2θ处的峰；

72、在约12.58 °2θ处的峰；

73、在约12.81 °2θ处的峰；

74、在约14.75 °2θ处的峰；

75、在约16.44 °2θ处的峰；

76、在约17.86 °2θ处的峰；

77、在约19.32 °2θ处的峰；

78、在约19.44 °2θ处的峰；

79、在约19.62 °2θ处的峰；

80、在约22.19 °2θ处的峰；和

81、在约23.38 °2θ处的峰。

82、在一些实施方案中，丙酮和水以约50:50 v/v的丙酮:水的比率存在于溶剂体系中。在某些方面，有机溶剂选自异丙醇、乙腈和甲乙酮。

83、在一些方面，本发明还提供一种纯化游离碱形式的奥马环素的方法，其中奥马环素由式(1)表示：

84、

85、所述方法包括

86、对包含粗制游离碱形式的奥马环素的溶液通过高效液相色谱法（hplc）进行纯化，其中所述hplc包括使用选自非甲基磺酸的强酸（例如盐酸）、弱酸和有机胺的改性剂，由此获得包含经hplc纯化的游离碱形式的奥马环素的溶液。

87、在一些实施方案中，所述改性剂是弱酸，并且其中所述弱酸选自草酸、甲磺酸（methanesulfonic acid）、三氟乙酸、亚硫酸、磷酸、亚硝酸、氢氟酸、苯甲酸、乙酸和甲酸。在一些实施方案中，所述弱酸选自草酸、甲磺酸、三氟乙酸、苯甲酸、乙酸和甲酸。在一个具体实施方案中，所述弱酸是乙酸。在一些实施方案中，在hplc过程中将改性剂添加到流动相中；或者其中在加载到hplc柱上之前将改性剂添加到包含粗制游离碱形式的奥马环素的溶液中。在一些实施方案中，所述流动相包含洗脱缓冲液a和洗脱缓冲液b；其中洗脱缓冲液a包含水和乙腈和/或其中洗脱缓冲液b包含乙腈。

88、在一些方面，包含经hplc纯化的游离碱形式的奥马环素的溶液中的奥马环素的β差向异构体杂质的量为包含粗制游离碱形式的奥马环素的溶液中存在的奥马环素的β差向异构体杂质的量的至多1/5倍。

89、在一些实施方案中，本发明的方法进一步包括使用纳滤浓缩包含经hplc纯化的游离碱形式的奥马环素的溶液，其中所述纳滤包括通过膜过滤包含经hplc纯化的游离碱形式的奥马环素的溶液以形成滤液和渗余物，其中渗余物是包含经hplc纯化的游离碱形式的奥马环素的浓缩溶液。在一个实施方案中，所述方法进一步包括收集所述渗余物。

90、在一些实施方案中，本发明的方法进一步包括在纳滤之前将抗氧化剂添加到包含经hplc纯化的游离碱形式的奥马环素的溶液中。在进一步实施方案中，以足以实现约0.01%至约0.5% w/v的溶液中抗氧化剂的浓度的量来加入抗氧化剂。

91、在一些实施方案中，所述膜具有约150至约500道尔顿的截留分子量（mwco）。在一些实施方案中，渗余物中奥马环素的浓度为包含经hplc纯化的游离碱形式的奥马环素的溶液中奥马环素的浓度的至少约2倍，例如至少3倍、至少4倍、至少5倍、至少6倍、至少8倍或至少10倍。

92、在一些实施方案中，本发明的方法进一步包括结晶游离碱形式的奥马环素，由此获得奥马环素游离碱的晶形。在一些实施方案中，从包含有机溶剂和水的溶剂体系中结晶游离碱形式的奥马环素。在进一步实施方案中，有机溶剂和水以约5:95 v/v至约95:5 v/v的有机溶剂:水的比率存在于溶剂体系中。在一些实施方案中，有机溶剂选自腈、醇、酮和醚。例如，有机溶剂可选自乙腈、丙酮、异丙醇和甲乙酮。在一个具体实施方案中，有机溶剂是丙酮。

93、在一些实施方案中，丙酮和水以约50:50 v/v的丙酮:水的比率存在于溶剂体系中。在一些实施方案中，有机溶剂选自异丙醇、乙腈和甲乙酮。

94、在一些实施方案中，通过本发明的方法获得的奥马环素游离碱的晶形是一种多晶型物，其由包括选自以下的至少一个峰的x-射线粉末衍射图表征：

95、在约7.25 °2θ处的峰；

96、在约7.37 °2θ处的峰；

97、在约10.33 °2θ处的峰；

98、在约12.58 °2θ处的峰；

99、在约12.81 °2θ处的峰；

100、在约14.75 °2θ处的峰；

101、在约16.44 °2θ处的峰；

102、在约17.86 °2θ处的峰；

103、在约19.32 °2θ处的峰；

104、在约19.44 °2θ处的峰；

105、在约19.62 °2θ处的峰；

106、在约22.19 °2θ处的峰；和

107、在约23.38 °2θ处的峰。

108、在一些方面，本发明还提供一种制备奥马环素的甲苯磺酸盐的方法，其中奥马环素由式(1)表示：

109、

110、所述方法包括：

111、通过如上所述的方法纯化游离碱形式的奥马环素，由此获得经纯化的游离碱形式的奥马环素；和

112、使经纯化的游离碱形式的奥马环素在甲苯磺酰化反应中反应，由此获得奥马环素的甲苯磺酸盐。

113、在一些实施方案中，本发明还提供一种制备奥马环素的甲苯磺酸盐的方法，其中奥马环素由式(1)表示：

114、

115、所述方法包括：结晶游离碱形式的奥马环素，由此获得奥马环素游离碱的晶形；和使奥马环素游离碱的晶形在甲苯磺酰化反应中反应，由此获得奥马环素的甲苯磺酸盐。

116、在一些实施方案中，从包含有机溶剂和水的溶剂体系中结晶游离碱形式的奥马环素。在一些实施方案中，有机溶剂和水以约5:95 v/v至约95:5 v/v的有机溶剂:水的比率存在于溶剂体系中。在一些实施方案中，有机溶剂选自乙腈、丙酮、异丙醇、甲乙酮、叔丁基甲基醚、乙酸乙酯、甲苯和四氢呋喃。在一个具体实施方案中，有机溶剂是丙酮。

117、在一些实施方案中，丙酮和水以约50:50 v/v的丙酮:水的比率存在于溶剂体系中。在一些实施方案中，有机溶剂选自异丙醇、乙腈和甲乙酮。

118、在一些实施方案中，奥马环素游离碱的晶形是一种多晶型物，其由包括选自以下的至少一个峰的x-射线粉末衍射图表征：

119、在约7.25 °2θ处的峰；

120、在约7.37 °2θ处的峰；

121、在约10.33 °2θ处的峰；

122、在约12.58 °2θ处的峰；

123、在约12.81 °2θ处的峰；

124、在约14.75 °2θ处的峰；

125、在约16.44 °2θ处的峰；

126、在约17.86 °2θ处的峰；

127、在约19.32 °2θ处的峰；

128、在约19.44 °2θ处的峰；

129、在约19.62 °2θ处的峰；

130、在约22.19 °2θ处的峰；和

131、在约23.38 °2θ处的峰。

132、在一些实施方案中，本发明的方法包括对包含粗制游离碱形式的奥马环素的溶液通过高效液相色谱法（hplc）进行纯化，其中所述hplc包括使用选自非甲基磺酸的强酸（例如盐酸）、弱酸和有机胺的改性剂，由此获得包含经hplc纯化的游离碱形式的奥马环素的溶液；和从包含经hplc纯化的游离碱形式的奥马环素的溶液中结晶游离碱形式的奥马环素，由此获得奥马环素游离碱的晶形；和使奥马环素游离碱的晶形在甲苯磺酰化反应中反应，由此获得奥马环素的甲苯磺酸盐。

133、在一些实施方案中，所述改性剂是弱酸，其中所述弱酸选自草酸、甲磺酸、三氟乙酸、亚硫酸、磷酸、亚硝酸、氢氟酸、苯甲酸、乙酸和甲酸。在一些实施方案中，所述弱酸选自草酸、甲磺酸、三氟乙酸、苯甲酸、乙酸和甲酸。在一个具体实施方案中，所述弱酸是乙酸。

134、在一些实施方案中，在hplc过程中将改性剂添加到流动相中；或在加载到hplc柱上之前将改性剂添加到包含粗制游离碱形式的奥马环素的溶液中。在一些实施方案中，所述流动相包含洗脱缓冲液a和洗脱缓冲液b；其中洗脱缓冲液a包含水和乙腈和/或其中洗脱缓冲液b包含乙腈。

135、在一些实施方案中，本发明的方法进一步包括使用纳滤浓缩包含经hplc纯化的游离碱形式的奥马环素的溶液，其中所述纳滤包括通过膜过滤包含经hplc纯化的游离碱形式的奥马环素的溶液以形成滤液和渗余物，其中渗余物是包含经hplc纯化的游离碱形式的奥马环素的浓缩溶液。在一些方面，本发明的方法进一步包括收集所述渗余物。

136、在一些实施方案中，本发明的方法进一步包括在纳滤之前将抗氧化剂添加到包含经hplc纯化的游离碱形式的奥马环素的溶液中。在进一步实施方案中，以足以实现约0.01%至约0.5% w/v的溶液中抗氧化剂的浓度的量来加入抗氧化剂。在一些实施方案中，用于纳滤的膜具有约150至约500道尔顿的截留分子量（mwco）。

137、在一些方面，本发明还提供制备奥马环素的甲苯磺酸盐的方法，其中奥马环素由式(1)表示：

138、

139、所述方法包括：

140、对包含粗制游离碱形式的奥马环素的溶液通过高效液相色谱法（hplc）进行纯化，其中所述hplc包括使用选自弱酸和有机胺的改性剂，由此获得包含经hplc纯化的游离碱形式的奥马环素的溶液；

141、使用纳滤浓缩包含经hplc纯化的游离碱形式的奥马环素的溶液，其中所述纳滤包括通过膜过滤包含经hplc纯化的游离碱形式的奥马环素的溶液以形成滤液和渗余物，其中渗余物是包含经hplc纯化的游离碱形式的奥马环素的浓缩溶液；

142、从包含经hplc纯化的游离碱形式的奥马环素的浓缩溶液中结晶游离碱形式的奥马环素，由此获得奥马环素游离碱的晶形；和

143、使奥马环素游离碱的晶形在甲苯磺酰化反应中反应，由此获得奥马环素的甲苯磺酸盐。

144、在一些方面，本发明还提供通过如上所述的方法获得的奥马环素的甲苯磺酸盐，其中奥马环素由式(1)表示：

145、。

146、在一些方面，本发明还提供通过如上所述的方法获得的奥马环素的结晶甲苯磺酸盐，其中奥马环素由式(1)表示：

147、。

148、在进一步实施方案中，本发明还提供结晶甲苯磺酸盐的多晶型物，例如1型（form）多晶型物或3型多晶型物。

149、在一些方面，本发明还提供一种药物组合物，其包含如上所述的奥马环素游离碱的晶形和药学上可接受的载体。在一些实施方案中，本发明提供一种药物组合物，其包含如上所述的奥马环素游离碱的晶形的多晶型物和药学上可接受的载体。

150、在一些方面，本发明还提供一种药物组合物，其包含如上所述的奥马环素的甲苯磺酸盐和药学上可接受的载体。在一些实施方案中，本发明还提供一种药物组合物，其包含如上所述的奥马环素的结晶甲苯磺酸盐和药学上可接受的载体。在一些实施方案中，本发明还提供一种药物组合物，其包含如上所述的奥马环素的结晶甲苯磺酸盐的多晶型物和药学上可接受的载体。

151、在一些实施方案中，所述药物组合物为片剂形式。在其它实施方案中，所述药物组合物是冻干粉形式的可注射制剂。

152、在一些方面，本发明还提供一种在有此需求的受试者中治疗或预防细菌感染的方法，其包括给药于受试者有效量的如上所述的奥马环素游离碱的晶形或药物组合物。

153、在一些方面，本发明还提供一种在有此需求的受试者中治疗或预防细菌感染的方法，其包括给药于受试者有效量的如上所述的奥马环素游离碱的晶形的多晶型物或药物组合物。

154、在一些方面，本发明还提供一种在有此需求的受试者中治疗或预防细菌感染的方法，其包括给药于受试者有效量的如上所述的奥马环素的甲苯磺酸盐或药物组合物。

155、在一些方面，本发明还提供一种在有此需求的受试者中治疗或预防细菌感染的方法，其包括给药于受试者有效量的如上所述的奥马环素的结晶甲苯磺酸盐或药物组合物。

156、在一些方面，本发明还提供一种在有此需求的受试者中治疗或预防细菌感染的方法，其包括给药于受试者有效量的如上所述的奥马环素的结晶甲苯磺酸盐的多晶型物或药物组合物。

157、在一些实施方案中，细菌感染由革兰氏阳性或革兰氏阴性细菌引起。在一些实施方案中，细菌感染由对其它四环素化合物具有耐药性的细菌引起。在一些方面，细菌感染由选自肺炎克雷伯菌、沙门氏菌、希拉肠球菌、鲍曼不动杆菌（a. baumanii）、卡他布兰汉菌（b. catarrhalis）、流感嗜血杆菌、铜绿假单胞菌、屎肠球菌、大肠杆菌、金黄色葡萄球菌和粪肠球菌的种属的细菌引起。

158、在一些实施方案中，细菌感染是急性细菌性皮肤结构感染（absssi）。在进一步实施方案中，absssi由选自金黄色葡萄球菌（对甲氧西林具有敏感性和耐药性的分离株（isolate））（包括并发菌血症的病例）、路邓葡萄球菌、酿脓链球菌、无乳链球菌、咽峡炎链球菌群（grp.）（包括咽峡炎链球菌、中间链球菌和星座链球菌）、缓症链球菌、粪肠球菌（对万古霉素具有敏感性的分离株）、阴沟肠杆菌、肺炎克雷伯菌、产黑素普雷沃菌和大芬戈尔德菌的种属的细菌引起。

159、在一些实施方案中，细菌感染是社区获得性细菌性肺炎（cabp）。在进一步实施方案中，cabp由选自肺炎链球菌（对青霉素具有敏感性且耐药性的分离株、对大环内酯具有耐药性的分离株）（包括并发菌血症的病例）、金黄色葡萄球菌（对甲氧西林具有敏感性的分离株）、流感嗜血杆菌（β-内酰胺酶阴性和阳性分离株）、副流感嗜血杆菌、肺炎克雷伯菌、嗜肺军团菌、肺炎支原体和肺炎嗜衣原体的种属的细菌引起。

160、在一些实施方案中，细菌感染由艰难梭菌种属的细菌引起。在一些方面，细菌感染由分枝杆菌引起。