十六烷基曲前列环素晶体和其制备方法
阅读说明：本技术 十六烷基曲前列环素晶体和其制备方法 (Hexadecyl treprostinil crystal and preparation method thereof ) 是由 魏士益 郑建邦 于 2020-09-28 设计创作，主要内容包括：本发明提供十六烷基曲前列环素(C-(16)TR)的稳定结晶形式I和形式II以及其制备方法。所述十六烷基曲前列环素的稳定结晶形式I和形式II在商业考虑的储存、调配、装运和操作等方面存在优势。(The present invention provides hexadecyl treprostinil (C) 16 TR) and stable crystalline forms I and II and methods for their preparation. The stable crystalline forms I and II of the hexadecyltreprostinil are advantageous for commercial considerations of storage, formulation, shipping and handling.)
技术领域
本发明大体是关于前列环素衍生物的固体形式，且尤其关于十六烷基曲前列环素(Hexadecyl Treprostinil)的固体结晶形式和其制备方法。
背景技术
十六烷基曲前列环素(C16TR)是一种合成的苯并前列环素类似物，用作曲前列环素的前药。以下流程A展示曲前列环素和十六烷基曲前列环素的结构。基于药理学观点，十六烷基曲前列环素非常重要。调配在脂质奈米粒子中的吸入式十六烷基曲前列环素为长效肺血管舒张剂，其相较于用以治疗肺动脉性高血压(PAH)的输注式曲前列环素提供显著更低的血浆浓度，且可应用以降低毒性、提供优选耐受性和更便利的给药排程，例如Pulm.Pharmacol.Ther.，49,104-111,Drug Research,68,605-614和US 2015/148414：
流程A
Drug Research,68，605-614和US 2017/0320813已揭示十六烷基曲前列环素的合成制程。然而，此等报告揭示制得的十六烷基曲前列环素为灰白色蜡状固体。一般熟知蜡状固体为活性医药成分(API)的非晶形式。相较于结晶API，非晶形API的热稳定性、纯度和均质性皆不尽如人意。此外，蜡状固体通常具有高黏度，难以进行商业操作，且难避免在容器上的黏着损失。由于并未有揭示十六烷基曲前列环素的结晶形式的其他报告，故无法基于先前技术文献评估用于制备十六烷基曲前列环素晶体的习知结晶方法的益处。
因此，需要一种十六烷基曲前列环素的稳定结晶形式的制备方法。稳定的十六烷基曲前列环素晶体具有确定的物理化学性质，可提供恒定的操作参数，例如用于常规医药调配的溶解度和用于药理学治疗的稳定生物吸收性。此外，稳定的十六烷基曲前列环素晶体在储存、调配、操作和装运与商业考虑方面亦存在优势
发明内容
本发明的一方面提供一种十六烷基曲前列环素结晶形式I的稳定固体形式和其制备方法。
在一个实施态样中，本发明提供一种用于制备十六烷基曲前列环素的结晶形式I的方法，其包含将十六烷基曲前列环素溶解于选自由以下组成的群的第一溶剂中：乙醚、异丙醚、甲基第三丁基醚、甲基异丁基酮、乙酸乙酯、乙酸异丙酯、甲苯、二甲苯、丙酮、二氯甲烷、1，4-二恶烷、四氢呋喃、甲醇、乙醇、丙醇、丁醇、苯甲醇、二甲亚砜、二甲基乙酰胺、二甲基甲酰胺和其混合物，以形成均质溶液；降低温度和/或将选自由乙腈、水和其混合物组成的群的第二溶剂添加至均质溶液；以及搅拌直至形成沈淀物。
在一个实施态样中，本发明提供十六烷基曲前列环素的结晶形式I，其具有在以下2θ反射角处展现其六个最强特征峰的X射线粉末绕射(XRPD)图：3.3±0.2°、6.6±0.2°、14.2±0.2°、18.9±0.2°、21.3±0.2°和22.5±0.2°。
在一个实施态样中，本发明提供十六烷基曲前列环素的结晶形式I，其具有包含一吸热峰的差示扫描热量测定(DSC)热分析图，其中峰起始温度为52.2±1℃且峰最大值为54.5±1℃。
本发明的一方面提供一种十六烷基曲前列环素结晶形式II的稳定固体形式和其制备方法。
在一个实施态样中，本发明提供一种用于制备十六烷基曲前列环素的结晶形式II的方法，其包含将十六烷基曲前列环素溶解于选自由以下组成的群的第三溶剂中：乙醚、异丙醚、甲基第三丁基醚、甲基异丁基酮、乙酸乙酯、乙酸异丙酯、甲苯、二甲苯、丙酮、二氯甲烷、1，4-二恶烷、四氢呋喃、甲醇、乙醇、丙醇、丁醇、苯甲醇、二甲亚砜、二甲基乙酰胺、二甲基甲酰胺和其混合物，以形成均质溶液；降低温度和/或将选自由以下组成的群的第四溶剂添加至均质溶液中：戊烷、己烷、庚烷、辛烷、壬烷、癸烷、环戊烷、环己烷、环庚烷和其混合物；以及搅拌直至形成沈淀物。
在一个实施态样中，本发明提供十六烷基曲前列环素的结晶形式II，其具有在以下2θ反射角处展现其六个最强特征峰的XRPD图：3.4±0.2°、6.1±0.2°、9.4±0.2°、20.3±0.2°、21.6±0.2°和23.4±0.2°。
在一个实施态样中，本发明提供十六烷基曲前列环素的结晶形式II，其具有包含一吸热峰的DSC热分析图，其中峰起始温度为54.6±1℃且峰最大值为56.9±1℃。
本发明提供十六烷基曲前列环素晶体形式I和形式II的固体形式，其可在室温下稳定储存且对于商业操作不会产生结晶形式转化。
图式简单说明
图1展示十六烷基曲前列环素晶体形式I的X射线粉末绕射(XRPD)图。
图2展示十六烷基曲前列环素晶体形式I的差示扫描热量测定(DSC)热分析图。
图3展示十六烷基曲前列环素晶体形式I的傅立叶变换红外(Fourier TransformInfrared，FTIR)光谱图。
图4展示十六烷基曲前列环素晶体形式II的X射线粉末绕射(XRPD)图。
图5展示十六烷基曲前列环素晶体形式II的差示扫描热量测定(DSC)热分析图。
图6展示十六烷基曲前列环素晶体形式II的傅立叶变换红外(FTIR)光谱图。
具体实施方式
在本文中，除非特别限定，单数形「一」和「所述」亦包括其复数形。本文中任何和所有实施例和例示性用语(「诸如」和「如」)目的仅为了更加突显本发明，并非针对本发明的范围构成限制，本案说明书中的用语不应被视为暗示任何未请求的方法和条件可构成实施本发明时的必要特征。
贝前列素-314d晶体形式II和其制备
在本发明的一实施态样中，制备十六烷基曲前列环素晶体形式I的方法包含以下步骤：
(a)将粗十六烷基曲前列环素溶解于选自由以下组成的群的第一溶剂中，以形成均质溶液：乙醚、异丙醚、甲基第三丁基醚、甲基异丁基酮、乙酸乙酯、乙酸异丙酯、甲苯、二甲苯、丙酮、二氯甲烷、1,4-二恶烷、四氢呋喃、甲醇、乙醇、丙醇、丁醇、苯甲醇、二甲亚砜、二甲基乙酰胺、二甲基甲酰胺和其混合物；
(b)降低温度和/或将选自由乙腈、水和其混合物组成的群的第二溶剂添加至均质溶液；
(c)搅拌直至形成沈淀物；
(d)过滤出沈淀物，藉此分离十六烷基曲前列环素晶体形式I；以及
(e)视情况干燥十六烷基曲前列环素晶体形式I。
在本发明中，用于溶解粗十六烷基曲前列环素的第一溶剂是选自由以下组成的群：乙醚、异丙醚、甲基第三丁基醚、甲基异丁基酮、乙酸乙酯、乙酸异丙酯、甲苯、二甲苯、丙酮、二氯甲烷、1,4-二恶烷、四氢呋喃、甲醇、乙醇、丙醇、丁醇、苯甲醇、二甲亚砜、二甲基乙酰胺、二甲基甲酰胺和其混合物，优选为乙醇和丙醇。第一溶剂的体积视所用溶剂的类型而定，且可为约0.5ml至约100ml，优选约1ml至约50ml，且更优选约2ml至约20ml或约5ml至约10ml/1g粗十六烷基曲前列环素。粗十六烷基曲前列环素可在约0℃至约80℃，优选约10℃至约60℃，且更优选室温至约40℃范围内的温度下溶解于第一溶剂中。
在本发明的一个实施态样中，均质溶液的温度降至约-30℃至约50℃，优选约-20℃至约40℃，且更优选约-10℃至约30℃范围内的温度。
第二溶剂的选择关于是否可形成十六烷基曲前列环素晶体形式I的重要因素。在一实施态样中，选自由乙腈、水和其混合物组成的群的第二溶剂的体积视所用溶剂的类型而定，且可为约0.5ml至约200ml、约1ml至约150ml或约2ml至约100ml/1ml第一溶剂。第二溶剂可在约-30℃至约50℃，优选约-20℃至约40℃，且更优选约-10℃至约30℃范围内的温度下添加。
在本发明的一个实施态样中，晶体的沈淀可在约-30℃至约50℃、优选约-20℃至约40℃且更优选约-10℃至约30℃范围内的温度下进行。
在本发明的一个实施态样中，过滤出沈淀物的步骤包含使用第二溶剂或第一溶剂与第二溶剂的混合物以洗涤沈淀物。在混合溶剂中，第一溶剂与第二溶剂的比可为约1∶1至约1∶100，优选约1∶10至约1∶50。
在本发明的一个实施态样中，十六烷基曲前列环素晶体形式I具有在以下2θ反射角处展现其五个最强特征峰的X射线粉末绕射(XRPD)图：3.3±0.2°、6.6±0.2°、14.2±0.2°、18.9±0.2°、21.3±0.2°和22.5±0.2°。在一实施态样中，十六烷基曲前列环素晶体形式I的XRPD图进一步在以下2θ反射角处包含特征峰：13.8±0.2°、15.3±0.2°、16.9±0.2°、17.8±0.2°、19.8±0.2°、20.6±0.2°、20.9±0.2°、24.4±0.2°和24.8±0.2°。更优选地，十六烷基曲前列环素晶体形式I的XRPD图与图1一致。十六烷基曲前列环素晶体形式I的特定资料展示于表1中。
表1
在一个实施态样中，本发明提供十六烷基曲前列环素晶体形式I，其具有实质上如图1所示的XRPD图。
在一个实施态样中，本发明提供十六烷基曲前列环素晶体形式I，其具有包含一吸热峰的差示扫描热量测定(DSC)热分析图，其中峰起始温度为52.2±1℃且峰最大值为54.5±1℃。在一实施态样中，本发明提供具有十六烷基曲前列环素晶体形式I，其具有实质上如图2中所示的DSC热分析图。
在一个实施态样中，本发明提供十六烷基曲前列环素晶体形式I，其具有以cm-1为单位在以下各处包含峰的1％KBr傅立叶变换红外(FTIR)光谱图：3445±4cm-1、3402±4cm-1、2958±4cm-1、2919±4cm-1、2871±4cm-1、2854±4cm-1、1733±4cm-1、1606±4cm-1、1585±4cm-1、1474±4cm-1、1443±4cm-1、1416±4cm-1、1374±4cm-1、1357±4cm-1、1331±4cm-1、1309±4cm-1、1271±4cm-1、1247±4cm-1、1229±4cm-1、1202±4cm-1、1167±4cm-1、1148±4cm-1、1122±4cm-1、1088±4cm-1、1039±4cm-1、1023±4cm-1、1000±4cm-1、982±4cm-1、968±4cm-1、917±4cm-1、889±4cm-1、784±4cm-1、772±4cm-1、734±4cm-1、719±4cm-1、708±4cm-1。在一实施态样中，本发明提供十六烷基曲前列环素晶体形式I，其具有实质上如图3中所示的1％KBr FTIR光谱图。
归因于用于本发明方法中的有机溶剂系统，所沈淀十六烷基曲前列环素晶体形式I具有致密固体特征，因此易于过滤出。残余溶剂可在室温下在高真空下轻易移除。此外，干燥的十六烷基曲前列环素晶体形式I具有颗粒特征，相较于具有高黏度的十六烷基曲前列环素的蜡状固体形式，较容易称重以供商业操作。
另外，十六烷基曲前列环素晶体形式I是稳定的结晶形式，其展示良好稳定性，在室温下持续六个月没有其他结晶形式或降解的杂质产物。甚至在一般储存温度(约5℃至约-20℃)下置放三十六个月后，十六烷基曲前列环素晶体形式I的分析保持在约98.0％至约102.0％范围内。
十六烷基曲前列环素晶体形式II和其制备
在本发明的一实施态样中，制备十六烷基曲前列环素晶体形式II的方法包含以下步骤：
(a)将粗十六烷基曲前列环素溶解于选自由以下组成的群的第三溶剂中，以形成均质溶液：乙醚、异丙醚、甲基第三丁基醚、甲基异丁基酮、乙酸乙酯、乙酸异丙酯、甲苯、二甲苯、丙酮、二氯甲烷、1,4-二恶烷、四氢呋喃、甲醇、乙醇、丙醇、丁醇、苯甲醇、二甲亚砜、二甲基乙酰胺、二甲基甲酰胺和其混合物；
(b)降低温度和/或将选自由以下组成的群的第四溶剂添加至均质溶液中：戊烷、己烷、庚烷、辛烷、壬烷、癸烷、环戊烷、环己烷、环庚烷和其混合物；
(c)搅拌直至形成沈淀物；
(d)过滤出沈淀物，藉此分离十六烷基曲前列环素晶体形式II；以及
(e)视情况干燥十六烷基曲前列环素晶体形式II。
在本发明中，用于溶解粗十六烷基曲前列环素的第三溶剂是选自由以下组成的群：乙醚、异丙醚、甲基第三丁基醚、甲基异丁基酮、乙酸乙酯、乙酸异丙酯、甲苯、二甲苯、丙酮、二氯甲烷、1,4-二恶烷、四氢呋喃、甲醇、乙醇、丙醇、丁醇、苯甲醇、二甲亚砜、二甲基乙酰胺、二甲基甲酰胺和其混合物，优选乙酸乙酯和甲苯。第三溶剂的体积视所用溶剂的类型而定，且可为约0.5ml至约100ml，优选约1ml至约50ml，且更优选约2ml至约20ml或约1ml至约10ml/1g粗十六烷基曲前列环素。可在约0℃至约80℃，优选约10℃至约60℃，且更优选室温至约40℃范围内的温度下将粗十六烷基曲前列环素溶解于第三溶剂中。
在本发明的一个实施态样中，均质溶液的温度降至约-30℃至约50℃、优选约-20℃至约40℃且更优选约-10℃至约30℃范围内的温度。
第四溶剂的选择关于是否可形成十六烷基曲前列环素晶体形式II的重要因素。在一实施态样中，选自由以下组成的群的第四溶剂的体积视所用溶剂的类型而定：戊烷、己烷、庚烷、辛烷、壬烷、癸烷、环戊烷、环己烷、环庚烷和其混合物，且可为约0.5ml至约200ml、约1ml至约150ml或约2ml至约100ml/1ml第三溶剂。第四溶剂可在约-30℃至约50℃，优选约-20℃至约40℃，且更优选约-10℃至约30℃范围内的温度下添加。
在本发明的一个实施态样中，晶体的沈淀可在约-30℃至约50℃、优选约-20℃至约40℃且更优选约-10℃至约30℃范围内的温度下进行。
在本发明的一个实施态样中，过滤出沈淀物的步骤包含使用第四溶剂或第三溶剂与第四溶剂的混合物以洗涤沈淀物。在混合溶剂中，第三溶剂与第四溶剂的比可为约1∶1至约1∶100，优选约1∶10至约1∶50。
在本发明的一个实施态样中，十六烷基曲前列环素晶体形式II具有在以下2θ反射角处展现其六个最强特征峰的XRPD图：3.4±0.2°、6.1±0.2°、9.4±0.2°、20.3±0.2°、21.6±0.2°和23.4±0.2°。在一实施态样中，十六烷基曲前列环素晶体形式II的XRPD图进一步在以下2θ反射角处包含特征峰：7.0±0.2°、9.0±0.2°、12.2±0.2°、12.7±0.2°、17.5±0.2°、18.0±0.2°、18.5±0.2°、19.1±0.2°和19.4±0.2°。更优选地，十六烷基曲前列环素晶体形式II的XRPD图与图4一致。十六烷基曲前列环素晶体形式II的特定资料展示于表2中。
表2
在一个实施态样中，本发明提供十六烷基曲前列环素晶体形式II，其具有实质上如图4中所示的XRPD图。
在一个实施态样中，本发明提供一种十六烷基曲前列环素晶体形式II，其具有包含一吸热峰的DSC热分析图，其中峰起始温度为54.6±1℃且峰最大值为56.9±1℃。在一实施态样中，本发明提供十六烷基曲前列环素晶体形式II，其具有实质上如图5中所示的DSC热分析图。
在一个实施态样中，本发明提供一种十六烷基曲前列环素晶体形式II，其具有以cm-1为单位在以下各处包含峰的1％KBr FTIR光谱图：3515±4cm-1、3443±4cm-1、3291±4cm-1、3034±4cm-1、2953±4cm-1、2922±4cm-1、2851±4cm-1、1769±4cm-1、1730±4cm-1、1605±4cm-1、1584±4cm-1、1469±4cm-1、1456±4cm-1、1437±4cm-1、1395±4cm-1、1371±4cm-1、1347±4cm-1、1330±4cm-1、1311±4cm-1、1295±4cm-1、1286±4cm-1、1271±4cm-1、1259±4cm-1、1235±4cm-1、1218±4cm-1、1209±4cm-1、1189±4cm-1、1171±4cm-1、1148±4cm-1、1115±4cm-1、1070±4cm-1、1053±4cm-1、1030±4cm-1、1019±4cm-1、989±4cm-1、946±4cm-1、926±4cm-1、909±4cm-1、893±4cm-1、878±4cm-1、790±4cm-1、765±4cm-1、726±4cm-1、704±4cm-1。在一实施态样中，本发明提供十六烷基曲前列环素晶体形式II，其具有实质上如图6中所示的1％KBr FTIR光谱图。
归因于本发明方法中所使用的有机溶剂系统，所沈淀的十六烷基曲前列环素晶体形式II具有致密固体特征，因此易于过滤出。残余溶剂可在室温下在高真空下轻易移除。此外，干燥的十六烷基曲前列环素晶体形式II具有颗粒特征，相较于具有高黏度的十六烷基曲前列环素的蜡状固体形式，较容易称重以供商业操作。
另外，十六烷基曲前列环素晶体形式II为稳定结晶形式，其展示良好稳定性，在室温下持续六个月没有其他结晶形式或降解的杂质产物。甚至在普通储存温度(约5℃至约-20℃)下置放三十六个月后，十六烷基曲前列环素晶体形式II的分析保持在约98.0％至约102.0％范围内。
实例
X射线粉末绕射(XRPD)分析：在具有固定发散狭缝和1D LYNXEYE侦测器的BrukerD2 PHASER绕射仪上收集XRPD图。将样品(大约100mg)平坦置放于样品固持器上。使用CuKα辐射在10mA和30kV的功率下在2°至50°的2θ范围内分析所制备的样品，其中步长为0.02°且步时间为1秒。藉由发散光束镍滤波器移除CuKβ辐射。
差示扫描热量测定(DSC)分析：在TA DISCOVERY DSC25仪器上收集DSC热分析图。将样品(大约5mg)称入具有卷曲闭合的铝盖的铝盘。在氮气流动(大约50ml/min)下以10℃/min的扫描速率自10℃至100℃分析所制备的样品。在量测的前藉由铟(In)校准熔融温度和熔化热。
傅立叶变换红外(FTIR)分析：在Perkin Elmer SPECTRUM 100仪器上收集FTIR光谱图。使用玛瑙乳钵和研杵使样品与溴化钾(KBr)以大约1∶100的比率(w/w)混合。在约10至13吨的压力下持续2分钟将混合物压入制粒模具。在4cm-1的分辨率下自4000cm-1至650cm-1相对于所收集的背景将所得圆盘扫描4次。数据经基线校正和正规化。
实例1
粗十六烷基曲前列环素的制备
将2-(((1R,2R，3aS,9aS)-2-羟基-1-((S)-3-羟辛基)-2,3,3a,4,9,9a-六氢-1H-环戊并[b]萘-5-基)氧基)乙酸(40.0g，102.4mmol)溶解于600ml二甲基甲酰胺中，接着添加42.0g碳酸钾和72.0g 1-碘十六烷，且在60℃下搅拌1小时。随后，将反应混合物缓慢冷却至10℃，且将650ml水和650ml乙酸乙酯与50.0g硫酸镁添加至反应混合物中以进行萃取。在室温下在真空下蒸发萃取溶液，得到粗产物。随后藉由硅胶层析使用己烷和乙酸乙酯的混合物作为梯度溶离剂纯化粗产物，获得58.6g灰白色蜡状固体(粗十六烷基曲前列环素)。
实例2
十六烷基曲前列环素晶体形式I的制备
将粗十六烷基曲前列环素(1.00g，来自实例1)和丙醇(5ml)加热至40℃以溶解且接着冷却至室温。缓慢逐滴添加水(5ml)且在冰水浴中搅拌混合物18小时直至出现固体沈淀。随后，对所得悬浮液进行过滤和冲洗，且随后在高真空下在室温下干燥24小时，得到0.92g十六烷基曲前列环素晶体形式I。XRPD、DSC和FTIR结果与图1、图2和图3中所示相同。
实例3
十六烷基曲前列环素晶体形式I的制备
将粗十六烷基曲前列环素(1.01g，来自实例1)和乙醇(6ml)加热至40℃以溶解且接着冷却至室温。缓慢逐滴添加乙腈(30ml)且在冰水浴中搅拌混合物18小时直至出现固体沈淀。随后，对所得悬浮液进行过滤和冲洗，且随后在高真空下在室温下干燥24小时，得到0.90g十六烷基曲前列环素晶体形式I。XRPD、DSC和FTIR结果与图1、图2和图3中所示相同。
实例4
十六烷基曲前列环素晶体形式I的制备
将粗十六烷基曲前列环素(1.00g，来自实例1)和甲苯(5ml)加热至40℃以溶解。缓慢逐滴添加乙腈(50ml)且在冰水浴中搅拌混合物20小时直至出现固体沈淀。随后，对所得悬浮液进行过滤和冲洗，且随后在高真空下在室温下干燥24小时，得到0.91g十六烷基曲前列环素晶体形式I。XRPD、DSC和FTIR结果与图1、图2和图3中所示相同。
实例5
十六烷基曲前列环素晶体形式II的制备
将粗十六烷基曲前列环素(1.01g，来自实例1)和乙酸乙酯(1ml)加热至40℃以溶解且接着冷却至室温。缓慢逐滴添加正己烷(30ml)且在冰水浴中搅拌混合物18小时直至出现固体沈淀。随后，对所得悬浮液进行过滤和冲洗，且随后在高真空下在室温下干燥24小时，得到0.88g十六烷基曲前列环素晶体形式II。XRPD、DSC和FTIR结果与图4、图5和图6中所示相同。
实例6
十六烷基曲前列环素晶体形式II的制备
将粗十六烷基曲前列环素(1.00g，来自实例1)和甲苯(3ml)加热至40℃以溶解且接着冷却至室温。缓慢逐滴添加正庚烷(40ml)且在冰水浴中搅拌混合物24小时直至出现固体沈淀。随后，对所得悬浮液进行过滤和冲洗，且随后在高真空下在室温下干燥24小时，得到0.85g十六烷基曲前列环素晶体形式II。XRPD、DSC和FTIR结果与图4、图5和图6中所示相同。
实例7
十六烷基曲前列环素晶体形式II的制备
将粗十六烷基曲前列环素(1.01g，来自实例1)和甲基第三丁基醚(3ml)加热至40℃以溶解。缓慢逐滴添加正戊烷(30ml)且在冰水浴中搅拌混合物18小时直至出现固体沈淀。随后，对所得悬浮液进行过滤和冲洗，且随后在高真空下在室温下干燥24小时，得到0.85g十六烷基曲前列环素晶体形式II。XRPD、DSC和FTIR结果与图4、图5和图6中所示相同。
虽然已参考说明性实例描述了本发明，但应理解，所属领域的技术人员可易于实现的任何修改或更改将属于本说明书和所附权利要求书的揭示内容的范围内。