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"Procédé de préparation et de purification d'agents de contraste iodés" La présente invention concerne un procédé de préparation et de purification d'agents de contraste iodés et, plus particulièrement, elle concerne un procédé de préparation et de purification de bits-(1, 3- dihydroxypropylamide) d'acide L-5- (2-hydroxypropionylamino)-2, 4, 6-triiodoisophtalique à l'aide de résines échangeuses d'ions.
Le composé bis-(1,3-dihydroxypropylamide) d'acide L- 5- (2-hydroxypropionylamino)-2, 4, 6-triiodoisophtalique, qui sera désigné ci-après par sa Dénomination Commune Internationale Iopamidol, a été décrit pour la première
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fois dans le brevet britannique n* 1 472 050. < Savac AG).
L'Iopamidol est utilisé dans le diagnostic comme agent de contraste non ionique, rendant des tissus ou des organes opaques aux rayons X. Pour leur utilisation dans le diagnostic, l'Iopamidol et, d'une manière générale, tous les agents de contraste iodés sont administres à fortes doses et, en conséquence, il leur est imposé des exigences très sévères de pureté.
La synthèse de l'Iopamidol décrite dans le brevet britannique n* 1 472 050. qui es-c à notre connaissance la synthèse industrielle du compose, comprend les étapes suivantes : 1. Préparation d'acide 5-amino-2, 4, 6-triiodoisophtàlique par iodation d'acide 5-aminoisophtaliquei
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2. Préparation de dichlorure d'acide 5-amino-2, 4,6- triiodoisophtalique ; 3. Réaction du dichlorure d'acide 5-amino-2, 4,6- triiodoisophtalique avec du chlorure d'acide L-2- acétoxypropionique. pour donner du dichlorure d'acide L-5-(2-acétoxypropionylamino)-2,4,6-triiodoisophta- lique (composé A) ; 4.
Réaction du composé A avec du 2-amino-1. 3-propandiol dans un solvant aprotique, ordinairement du diméthylacetamide, et en présence d'une base, pour obtenir du bis- (l, 3-dihydroxypropylamide) d'acide L- 5-(2-acétoxypropionylamino)-2,4,6-triiodoisophtalique (composé B) ; 5. Hydrolyse basique du composé B, pour obtenir de l'Iopamidol brut ; 6. Purification de l'Iopamidol brut par élimination des sels au moyen de résines, suivie de cristallisations répétées.
L'étape de purification de l'Iopamidol brut (étape 6) est particulièrement longue et difficile, par le fait que, comme on l'a déjà souligne, les exigences de pureté imposees à l'Iopamidol sont extrêmement rigoureuses et qu'en même temps, les impuretés contenues dans le produit brut sont difficiles à séparer.
Les résines utilisées dans l'étape de purification sont ordinairement des résines anioniques faibles.
De fait. l'utilisation de résines anioniques pour la purification de composes est bien connue. Dans quelques cas, il a aussi été signalé dans la littérature que des composes, tels que des glycérophospholipides (demande de
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brevet européenne n'0 575 717-Chemi S. p. A.), des Åaérnves G-acylés de megalcmycine A (Derwent Abstract n' 65 409y, correspondant à la demande de brevet japonaise n" 49/56 989 - Kyowa Hakko Kogyo Co. Ltd.) et des sucres acyl & s LJ. Chem. Soc., Chem. Commun. (15), 760-1,
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(1981)], pouvaient être désacylés avec des résines échangeuses d'ions basiques.
En revanche, l'utilisation de résines anioniques fortes pour la préparation et/ou la purification de l'Iopamidol n'a jamais été décrite dans la littérature à notre connaissance.
De plus. Trygve Gulbrandsen (Oslo Symp. 1982 ; Ion Exch. Solvent Extr., Pap 1982, V/36-V/43) signale les inconvénients auxquels on se heurte dans la purification de deux agents de contraste iodés différents, le Metrizamide et l'Iohexol, en utilisant des résines anioniaues fortes. En particulier, l'auteur indique que l'utilisation de la résine anionique forte Amberlite IRA-900 a conduit à la formation de produits secondaires et il en est arrive à cette conclusion qu'une telle resine doit être remplacée dans le procédé de purification de l'Iohexol.
Or, il a été découvert que la préparation et la purification d'Iopamidol peuvent être effectuées avantageusement, à partir du produit intermediaire bis- (1, 3-dihydroxypropylamide) d'acide L-5- (2-acétoxy- propionylamino)-2, 4. 6-triiodoisophtalique (compose B), si l'on utilise d'abord une résine anionique forte, puis une résine anicnique faible.
La présente invention a donc pour objet un procédé de préparation et de purification de bis- (1. 3dihydroxypropylamide) d'acide L-5- (2-hydroxypropionyl- amino)-2,4,6-triiodoisophtalique consistant à charger d'une solution de bis- (1, 3-dihydroxypropylamide) d'acide L-5-(2-acetoxypropionylamino)-2,4,6-triiodoisophtalique brut une colonne contenant une resine anionique forte, à eluer avec de l'eau, a eluer avec une solution aqueuse diluée d'un acide faible de façon à entraîner hors de la colonne du bis- (1. 3-dihydroxypropylamide) d'acide L-5- (2-hydroxypropionylamino)-2.
4, 6-triiodoisophtalique
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brut, et à purifier finalement le produit brut résultant par chromatographie sur une résine anionique faible.
L'Iopamidol obtenu par le procédé faisant l'objet de la présente invention est caractérisé par un degré de pureté élevé et il convient particulièrement bien pour des applications de diagnostic.
De préférence, la solution de bis-(1, 3dihydroxypropylamide) d'acide L-5- (2-acétoxypropionyl- amino)-2, 4, 6-triiodoisophtalique brut (composé B) est une solution dans un mélange d'eau et d'un solvant polaire aprotique.
Pour des raisons pratiques, le solvant aprotique ordinairement présent dans la solution est le diméthylacétamide, c'est-à-dire le solvant utilisé dans la réaction de preparation du composé B.
De façon particulièrement préférée, la solution est un mélange provenant de la réaction entre le dichlorure d'acide L-5-(2-acétoxypropionylamino)-2, 4, 6-triiodo- isophtalique e-c le 2-amino-1, 3-propanediol, dans laquelle les sels ont été convenablement élimines.
La résine anionique forte est de préférence une résine se composant : de groupements ammonium quaternaires fixés à une matière polymère de support. On citera. comme exemples particuliers de résines anioniques fortes qui peuvent être utilisées dans le procédé faisant l'objet de la présente invention, les résines comportant
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une matrice de styrene-divinylbenzène, telles que celles qui son-c commercialisées sous le nom de marque "Amberlite IRA 900"ou"IMAC HP 55l".
Ces résines anioniques for-ces sont capables de fixer et d'hydrclyser le composé B et elles permettes- d'éliminer du melange reaczionnel toutes les impuretés éventuellement présentes ayant une acidite nettement inférieure à celle du composé B ou de l'Iopamidol. Dans la pratique, les composés ayant une acidité jusqu'à 10 fois inférieure à celle de l'Iopamidol sont fixés sur la
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résine (pK. m de l'Iopamidol = 10,7, Analytical Profiles of Drug Substances, vol. 17, page 138, publié sous la direction de Klaus Florey, Academic Press Inc., 1988).
L'impureté principale ayant cette caractéristique est le solvant de la réaction, ordinairement le diméthylacétamide.
A ce propos, il y a lieu de souligner que le diméthylacétamide est un solvant très difficile à éliminer. car il est très soluble dans l'eau et il a un point d'ébullition élevé (165*C environ). Il va de soi que la présence de quantités, même minimes, de diméthylacétamide ou, en tout cas, de solvants organiques est absolument inacceptable, eu égard aux caractéristiques de sécurité pharmacologique relatives à un composé qui doit être administré à des doses aussi élevées que celles qui sont nécessaires pour le diagnostic aux rayons X.
La solution aqueuse diluee d'un acide faible qui sera utilisée dans le procédé faisan-c l'objet de la présente invention est de préférence une solution aqueuse diluee d'acide acétique.
Cette solution d'acide est utile pour liberer l'Iopamidol de la résine anionique forte. Dans ces conditions, de l'Iopamidol brut est élue à partir de la colonne. L'hydrolyse du compose B. effectues selon le procédé de la présente invention, est caractérisee par l'absence de produits secondaires de racemisation.
En outre, l'Iopamidol brut obtenu à la suite de l'élution à partir de la colonne contenant la résine anionique for'ce est dépourvu-d'impuretés, telles par exemple que le dimethylacétamide, qui sont par contre présentes ordinairement à ce stade de la synthèse dans les procédés industriels connus.
Il y a aussi lieu de souligner que la pureté de l'Iopamidol brut obtenu par le procédé faisant l'objet
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de la présente invention rend plus aisée et plus efficace la purification finale subséquente du produit.
La purification finale de l'Iopamidol selon le procédé de la présente invention est effectuée de préférence par chromatographie, avec utilisation d'une colonne contenant une résine anionique faible.
La résine anionique faible est de préférence une résine se composant de groupements dialkylamino fixés à une matière polymère de support. On citera, comme exemples particuliers de résines anioniques faibles qui peuvent être utilisées dans le procédé faisant l'objet de la présente invention, les résines comportant une matrice de styrène-divinylbenzène, telles que celles qui sont commercialisées sous le nom de marque"Amberlite IRA 94 S", "IMAC HP 661" ou uAmberlite IRA 93 S".
Le passage d'Iopamidol brut, de préférence sous forme d'un eluat provenant directement de la colonne précédente de résine anionique forte, à travers cette colonne contenant une résine anionique faible permet de débarrasser l'Iopamidol de toutes les impuretés qui peuvent y être encore présentes par chromatographie. En particulier, cette purification par chromatographie selon le procedé de la présente invention est extrêmement efficace pour débarrasser l'Iopamidol des produits secondaires de réaction qui ont des caractéristiques de solubilité très semblables à celles de l'Iopamidol lui-même et sont donc tres difficiles à séparer par cristallisation.
L'Iopamidol obtenu par le procédé faisant l'objet de la présente invention ne nécessite pas d'autres purifications, car il a déjà les caractéristiques de pureté exigées par les Services d'hygiène. Dans la pratique, il pourra éventuellement être cristallise, uniquement dans le but d'améliorer les caractéristiques physiques du produit et de le rendre ainsi plus propre à la formulation.
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Une forme de réalisation pratique du procédé faisant l'objet de la présente invention est la suivante.
Une solution de bis- (l, 3-dihydroxypropylamide) d'acide L-5- (2-acétoxypropionylamino)-2, 4, 6-triiodoisophtalique, obtenue après dilution à l'eau du mélange de la réaction entre du dichlorure d'acide L-5- < 2- acétoxypropionylamino) -2, 4, 6-triiodoisophtalique et du 2-amino-l, 3-propanediol dans du dimethylacétamide et en présence d'une base, est soumise à une élimination des sels (pour éliminer l'excès éventuel de base présente sous la forme de chlorhydrate), puis chargee sur une colonne de résine anionique forte par élution à l'eau jusqu'à ce que le diméthylacétamide cesse de sortir.
A la fin de l'élution à l'eau, la colonne est laissee au repos pendant quelques heures afin de parachever l'hydrolyse, puis éluée avec une solution aqueuse diluée d'acide acétique et ensuite avec de l'eau. La solution résultante. contenant de l'Iopamidol brut et l'exces d'acide acétique, est envoyee directement à travers une colonne de resine anionique faible et l'Iopamidol pur est obtenu par separation chromatographique, en tant que produit ayant le Rf le plus élevé.
A partir de la solution aqueuse résultante d'Iopamidol pur, le produit cristallin est ensuite isolé par des procèdes classiques.
Comme on l'a déjà souligne, la particularisé caracterisante e1 :. innovatrice du procede de préparation et de purification d'Iopamidol faisant l'objet de la présente invention est représentée par l'utilisation d'une resine anionique forte.
En effet. l'utilisation d'une telle résine permet de purifier efficacement le bis-(1,3-dihydroxypropylamide) d'acide L-5-(2-acétoxypropionylamino)-2,4,6-triiodo- isophtalique et de l'hydrolyser simultanément en Iopamidol avec des rendements pratiquement quantitatifs.
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Le produit hydrolysé résultant (Iopamidol) est non seulement déjà débarrassé de sels éventuels et de traces d'impuretés, en particulier de traces de solvant, mais il est pratiquement dépourvu des impuretés qui caractérisent les procédés connus d'hydrolyse du dérivé acétoxy de l'Iopamidol.
Outre qu'elle rend l'Iopamidol absolument impropre à l'utilisation à des fins de diagnostic, la présence de ces impuretés rend particulièrement laborieuse et, en conséquence, difficile la purification finale du produit.
L'utilisation d'une résine anionique forte, selon le procédé faisant l'objet de la présente invention, permet aussi de purifier le produit final par chromatographie et d'éviter ainsi des cristallisations répétées dans des solvants organiques.
Il y a lieu de souligner que le degré élevé de pureté du produit obtenu par le procédé faisant l'objet de la présente invention est encore plus surprenant si l'on considère le fait qu'il est signalé, dans la littérature, que l'utilisation de résines anioniques formes dans la purification d'agents de contraste iodés analogues à l'Iopamidol conduit à la formation de quantités considérables de produits secondaires.
Le procède de préparation et de purification d'Iopamidol selon la présente invention offre plusieurs avantages par rapport aux procedés connus.
Le procédé est simplifié par le fait que la purification et l'hydrolyse sont effectuées en pratique en une seule étape.
Las rendements de la reaction d'hydrolyse sont pratiquement quantitatifs et la réaction ne donne pas lieu par elle-même à des produits secondaires ou à des racémisations.
Le rendement global du procédé est très élevé et surtout les caractéristiques de pureté du produit
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résultant satisfont complètement aux exigences particulières des Services d'hygiène.
Les exemples qui suivent sont présentés afin de mieux illustrer la présente invention.
Exemple 1
Du 2-amino-l, 3-propanediol (268 g ; 2,94 moles) a été ajouté sous agitation dans un ballon contenant du diméthylacétamide (1815 g).
Après refroidissement à 15'C environ, du dichlorure d'acide L-5- (2-acétoxypropionylamino)-2, 4, 6-triiodo- isophtalique (500 g ; 0,7 mole) a été ajouté.
La température s'est élevée spontanément à 40*C environ en l'espace de quelques minutes et a été maintenue à cette valeur pendant 4 h environ.
De l'eau (2550 mi) a été ajoutée au melange réactionnel et la solution résultante a été envoyée à travers trois colonnes en série, remplies respectivement d'IR 120 (1000 ml), d'IRA 94 S (1750 mi) et d'IRA 900 (3300 mi).
A la fin du passage de la solution, les colonnes ont
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été éluees à l'eau et on a recueilli environ 4, 5 l d'eau et environ 1,5 1 d'une solution contenant du diméthylacétamide et d'autres impuretés à la sortie de la colonne remplie d'IRA 900.
A ce moment, la sortie de la colonne remplie d'IRA 900 a été reliée à l'entrée de la colonne remplie d'IRA 94 S (750 ml).
On a fait passer une solution aqueuse à 5% d'acide acétique (3825 ml) à travers ces deux colonnes en serie.
A la fin de l'élution à l'acide acétique, les colonnes ont été éluees à l'eau et on a recueilli, à la sortie de la colonne remplie d'IRA 94 S, la fraction d'eluat (5 l environ) contenant l'Iopamidol.
Du charbon (15 g) a été ajouté à cette solution et le mélange a éte maintenu sous agitation pendant 5 min
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environ, filtré sur de la célite, puis concentré jusqu'à l'obtention d'une solution à 80% environ.
Cette solution concentrée a été chauffée à 85 C et, en l'espace de 2 h environ, du 2-butanol (2,75 1) a été ajouté, le mélange étant maintenu au reflux.
A la moitié de l'addition, un germe (2 g) d'Iopamidol a été ajouté.
A la fin de l'addition, le mélange a été maintenu au reflux pendant 30 min. puis refroidi à la température ambiante et filtré.
Le solide résultant a été lavé au 2-butanol (2x100 ml) et séché sous vide à 50*C environ jusqu'à la constance de poids.
On a obtenu 450 g d'Iopamidol pur (rendement 82, 7%).
Exemple 2
Du diméthylacétamide (916 g) et du 2-amino-1, 3propandiol (278 g) ont été chargés dans un réacteur de 2 1 équipé d'un agitateur mécanique et maintenu sous atmosphère d'azote.
La suspension a été refroidie à 5*C ei on y a ajoute par portions du dichlorure d'acide L-5- (2-acétoxy- propionylamino)-2, 4, 6-triiodoisophtalique (500 g) en maintenant la température entre 15 et 20*C.
A la fin de l'addition. le melange réactionnel a été maintenu sous agitation à 20-22'C pendant 15 h environ.
Après dilution à l'eau (1700 g), la solution résultante a été clarifiée à travers un filtre, puis envoyée à travers les colonnes en série suivantes, remplies respectivement d'IR 120 (1000 ml), d'IRA 94 S (1750 ml) et d'IRA 900 (3250 ml).
A la fin du passage de la solution, les colonnes ont été éluées à l'eau jusqu'à ce qu'il ne sorte plus de diméthylacétamide de la colonne remplie d'IRA 900.
A ce moment, la sortie de la colonne remplie d'IRA 900 a été reliée à l'entrée de la colonne remplie d'IRA 94 S (1500 ml).
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Une solution aqueuse à 5% d'acide acétique (3500 ml) a été envoyée à travers ces deux colonnes en série.
A la fin de l'élution à l'acide acétique, les colonnes ont été éluées à l'eau et on a recueilli, à la sortie de la colonne remplie d'IRA 94 S, la fraction d'éluat contenant l'Iopamidol.
Du charbon (15 g) a été ajoute à cette solution et le mélange a été filtré et concentré sous vide jusqu'à une concentration de 75% p/p environ.
Cette solution concentrée a été chauffée à 85 C et, on a ajouté du 2-butanol (1600 g) en maintenant le mélange à cette température.
La suspension résultante a été refroidie et filtrée.
Le solide résultant a été lavé au 2-butanol et séché sous vide jusqu'à la constance de poids.
On a obtenu 470 g d'Iopamidol pur (rendement 86%).