ITMI20132185A1

ITMI20132185A1 - Polimorfi di levosimendan

Info

Publication number: ITMI20132185A1
Application number: IT002185A
Authority: IT
Inventors: Pier Andrea Gatti; Fulvio Gerli; Matteo Zacche
Original assignee: Edmond Pharma Srl
Priority date: 2013-12-23
Filing date: 2013-12-23
Publication date: 2015-06-24

Description

Descrizione del brevetto per invenzione industriale avente per titolo:

“POLIMORFI DI LEVOSIMENDAN”

CAMPO DELL’INVENZIONE

La presente invenzione descrive forme polimorfe cristalline di Levosimendan, denominate Forma III e Forma IV, e metodi per la loro preparazione.

SFONDO DELL’INVENZIONE

Il Levosimendan è un potente farmaco per il trattamento dell’insufficienza cardiaca congestizia scompensata in fase acuta ed è impiegato nella forma di una soluzione intravenosa. È commercializzato con il nome Simdax® (Orion Corporation); il suo nome chimico è [[4-[(4R)-1,4,5,6-tetraidro-4-metil-6-osso-3-piridazinil]fenil]idrazono]propanodinitrile e la sua struttura è rappresentata nella Formula 1.

NC H3C

N

NC N O

<H>N N H

Formula 1

Il Levosimendan è stato descritto in EP 565546, nel quale è stato dimostrato che l’enantiomero R possiede una maggiore potenza cardiotonica rispetto all’altro enantiomero o alla miscela racemica, e nel quale viene riportato anche un metodo per la sua preparazione. La forma polimorfa ottenuta con la preparazione descritta nel brevetto è stata successivamente denominata Forma II.

In EP 1619186, oltre a un altro metodo di preparazione, viene riportata un altra forma polimorfa del prodotto, denominata Forma I, caratterizzata mediante la diffrazione dei raggi X. Il brevetto descrive che la Forma I cristallina è ottenuta mediante riscaldamento di una qualunque forma polimorfa, o di miscele di forme polimorfe, a una temperatura superiore ai 70°C e che essa possiede migliori caratteristiche di solubilità rispetto alla Forma II.

La formulazione commerciale per somministrazione intravenosa è descritta in EP 1210085.

La solubilità e la velocità di dissoluzione sono proprietà importanti per un farmaco. Un’aumentata solubilità e velocità di dissoluzione comportano formulazioni migliori, più semplici da ottenere, più stabili e dotate di vantaggi terapeutici.

Nel caso di una somministrazione orale la velocità di dissoluzione è di grande importanza in quanto il farmaco è assorbito nella parte superiore del tratto gastrointestinale, riducendo così gli effetti collaterali e migliorando la tollerabilità.

La stessa importanza della velocità di dissoluzione è attesa anche nella somministrazione intravenosa, particolarmente per un farmaco come il Levosimendan che è scarsamente solubile in acqua e deve essere sciolto in alcool. A causa della infiammabilità del solvente la soluzione non può essere sterilizzata mediante riscaldamento, pertanto la velocità di dissoluzione è di fondamentale importanza per la sterilità del prodotto farmaceutico, in quanto una dissoluzione più veloce fornisce, per le ragioni sopra ricordate, un grande vantaggio durante la produzione. Infatti con una maggiore velocità di dissoluzione è possibile avere un processo più rapido ed è quindi possibile controllare al meglio la sterilità di ogni singolo passaggio, evitando lunghi tempi di contatto che potrebbero facilitare infezioni batteriche.

Ciascun differente polimorfo può possedere specifiche proprietà di solubilità. Secondo quanto descritto in EP 1210085 e anche in WO 2008082871, il Levosimendan viene formulato in soluzione di etanolo, con l’aggiunta di agenti stabilizzanti e solubilizzanti. Prima della sua somministrazione la soluzione etanolica di Levosimendan viene diluita in un veicolo acquoso adatto per l’infusione intravenosa. Per questa formulazione si impiega la Forma I del Levosimendan.

La Forma I del Levosimendan ha una bassa solubilità in etanolo, pari a 7,8 g/L, la quale limita la composizione della soluzione a una concentrazione massima di Levosimendan pari all’ 1,0% peso/peso, secondo quanto descritto in EP 1210085.

In presenza di una solubilità più elevata sarebbe possibile aumentare la concentrazione, il che potrebbe risultare in vantaggi tecnici nella formulazione farmaceutica. Per esempio, sarebbe possibile impiegare contenitori più piccoli o utilizzare nella composizione meno etanolo, o produrre un lotto di dimensioni maggiori senza modificare le dimensioni delle apparecchiature di produzione.

Vi è pertanto la necessità di una nuova forma polimorfa cristallina di Levosimendan che possieda una maggiore solubilità ed una maggiore velocità di dissoluzione, nonché di procedimenti per la preparazione di detta forma.

DESCRIZIONE DELLE FIGURE

· FIGURA I: caratteristico spettro di diffrazione dei raggi X delle polveri della Forma IV di Levosimendan

· FIGURA II: caratteristico spettro di diffrazione dei raggi X delle polveri della Forma III di Levosimendan

· FIGURA III: caratteristico spettro FT-IR della Forma IV di Levosimendan

· FIGURA IV: caratteristico spettro FT-IR della Forma III di Levosimendan

· FIGURA V: caratteristico termogramma DSC della Forma IV di Levosimendan

· FIGURA VI: caratteristico termogramma DSC della Forma III di Levosimendan

· FIGURA VII: diagramma della velocità di dissoluzione della Forma III vs Forma I di Levosimendan

DESCRIZIONE DELL’INVENZIONE

Sono state ora trovate due nuove forme polimorfe del Levosimendan, una delle quali è un solvato. Questi due nuovi polimorfi sono stati denominati, per convenienza, Forma III e Forma IV.

Il polimorfo Forma IV è un solvato con tetraidrofurano.

Queste forme cristalline sono caratterizzate dal loro pattern di diffrazione dei raggi X delle polveri (XRPD), ottenuto impiegando la radiazione del rame a lunghezza d’onda 1.54 Å, riportato nelle Figure I - II, dallo spettro FT-IR ottenuto con ATR orizzontale riportato nelle Figure III -IV e dal termogramma DSC ottenuto con una velocità di riscaldamento di 10 K/min riportato nelle Figure V - VI.

Per un loro veloce riferimento i dati cristallografici e spettrali delle forme IV e III sono stati raccolti nelle Tabelle 1 e 2, rispettivamente, le quali riportano i picchi principali, ovvero quelli aventi una significativa intensità relativa, degli spettri XRPD e degli spettri FT-IR. Tuttavia occorre comprendere che le forme polimorfe sono meglio descritte mediante i loro effettivi spettri. Inoltre, l’effettivo valore di intensità di un picco può essere molto differente a causa, per esempio, delle diverse orientazioni dei cristalli correlate alla dimensione delle particelle o dovute a cariche elettrostatiche nella polvere e pertanto i valori riportati dovrebbero essere considerati solo come rappresentativi.

Nelle seguenti tabelle i gradi degli angoli 2θ e le frequenze di assorbimento infrarosso si intendono espressi con un errore pari a ± 0,2° e ± 4 cm<-1>, rispettivamente.

Il polimorfo Forma IV è caratterizzato dai dati raccolti nella Tabella 1.

terizzazione di Levosimendan Forma IV

ne dei Picchi di

lveri assorbimento Curva di

) infrarosso riscaldamento DSC . (FIGURA III)

7

100

15

12

26

39

3355 cm<-1>

29 3236 cm<-1>

32 2973 cm<-1>

12 2876 cm<-1>

2227 cm<-1>

28

1668 cm<-1>

17 1613 cm<-1>Come rappresentato in

13 1535 cm<-1>

FIGURA V

1460 cm<-1>

10

1337 cm<-1>

16 1268 cm<-1>

14 1187 cm<-1>

875 cm<-1>

17

753 cm<-1>

10

8

7

20

7

Tabella 1

orma IV è un solvato con tetraidrofurano (THF). Un solvato è una forma cristallina in cui alcuni o tutti degli spazi vuoti nel reticolo cristallino sono occupati dalle molecole di un solvente. In altre parole, il solvente e il prodotto co-cristallizzano e sono poi impaccati insieme nel cristallo. Ciò è normalmente dovuto ad un’interazione tra il solvente e la molecola del prodotto, come legami ad idrogeno, interazioni di tipo pi-greco o altri tipi di interazione.

Nel caso della Forma IV, il Levosimendan e il THF cristallizzano nel reticolo cristallino in un rapporto molare 1:1, dando luogo a un solido in cui il contenuto di THF è compreso nell’intervallo 15-25% in peso, generalmente nell’intervallo 19-21% in peso.

Il polimorfo Forma III è caratterizzato dai dati raccolti nella Tabella 2.

Caratterizzazione di Levosimendan Forma III

Pattern di

diffrazione dei Picchi di

raggi X delle assorbimento Curva di polveri (FIGURA infrarosso riscaldamento DSC

II) (FIGURA V)

° 2θ% rel.int.

9,3 13

10,4 8

11,4 7

12,2 15

13,9 100 3364 cm<-1>

14,6 20 2968 cm<-1>

17,2 17 2223 cm<-1>

17,9 21 1666 cm<-1>Come rappresentato 1608 cm<-1>in

19,1 15 1538 cm<-1>FIGURA VI 20,1 14 1448 cm<-1>

20,7 34 1341 cm<-1>

1178 cm<-1>

21,2 7

1033 cm<-1>

22,6 27 842 cm<-1>

23,1 33 730 cm<-1>

25,9 7

29,4 7

Tabella 2

La Forma III di Levosimendan è correlata alla Forma IV in quanto le

due forme condividono lo stesso reticolo cristallino ma la Forma III è de-

solvatata, ovvero il THF non è presente e nel reticolo cristallino sono presenti

pertanto solo molecole di Levosimendan. A causa anche del fatto che il

reticolo cristallino presenta degli spazi vuoti a causa dell’assenza del

solvente, questa forma polimorfa presenta un’elevata cristallinità, come si può

vedere dal pattern XRPD, il che può essere utile per risolvere problematiche relative alla formulazione farmaceutica.

In un altro suo aspetto, la presente invenzione riguarda i metodi per ottenere in forma pura i polimorfi di Levosimendan Forma III e Forma IV.

Si è trovato che la Forma IV può essere preparata mettendo il Levosimendan, in una sua qualunque forma polimorfa, in contatto con tetraidrofurano, in soluzione o in sospensione, opzionalmente in presenza di agitazione e/o riscaldamento. Al fine di ottenere una resa soddisfacente il rapporto volume/peso preferito tra THF e Levosimendan è compreso tra 1:1 e 15:1, preferibilmente compreso tra 8:1 e 12:1. La soluzione o sospensione così ottenuta può essere successivamente raffreddata, preferibilmente tra 0°C e 10°C per almeno un’ora, per aumentare la resa. Il Levosimendan Forma IV così ottenuto può essere isolato con metodi noti nell’arte, quali la filtrazione o la centrifugazione e può essere opzionalmente essiccato a una temperatura non superiore a 55°C per 12-24 ore.

In una realizzazione dell’invenzione il Levosimendan Forma IV viene ottenuto per dissoluzione di Levosimendan in tetraidrofurano a riflusso, seguito da raffreddamento della massa a 0-5°C per due ore. La forma IV viene isolata mediante filtrazione, seguita da essiccamento a 50°C per 24 ore.

Il Levosimendan Forma IV così ottenuto è particolarmente utile per preparare la Forma III pura. Infatti, si è trovato che il riscaldamento della Forma IV a temperature superiori a 80°C, opzionalmente sotto vuoto, consente la trasformazione della Forma IV nella Forma III pura.

La Forma III può anche essere preparata sciogliendo il Levosimendan, in una qualunque sua forma polimorfa, in un solvente organico scelto tra alcoli, eteri e chetoni in rapporto da 2:1 a 20:1 volume/peso, preferibilmente tra 5:1 e 10:1 volume/peso, opzionalmente riscaldando a temperatura di riflusso per ottenere dissoluzione, e successivamente inseminando la soluzione con un campione puro della Forma III precedentemente ottenuto, ad esempio con cristalli della Forma III ottenuti come sopra descritto. La soluzione inseminata può essere opzionalmente raffreddata tra 0°C e 10°C e opzionalmente può essere aggiunto un anti-solvente. Solventi preferiti per la cristallizzazione sono diossano, metanolo e acetone, mentre l’antisolvente preferito è acqua. Il solido così formatosi è infine filtrato, per dare la Forma III pura che può essere essiccata per riscaldamento a 80-100°C sotto vuoto. In una realizzazione dell’invenzione si impiega 1,4-diossano come solvente e acqua come anti-solvente.

Occorre osservare che la Forma III non si converte nella Forma I seguendo gli insegnamenti di EP1619186, ma è una forma polimorfa stabile. Infatti, quando la Forma III è riscaldata al di sopra di 70°C, non si osserva alcuna variazione nella sua forma cristallina. Ciò appare evidente anche dal tracciato DSC della Forma III, che mostra solo eventi esotermici correlati alla fusione della sostanza e che non rivela eventi endotermici che possono essere collegati a transizioni di forme polimorfe.

In un suo ancora ulteriore aspetto la presente invenzione fornisce un confronto tra la solubilità e le velocità di dissoluzione in etanolo della Forma III e della Forma I.

Le solubilità in etanolo della Forma I e della Forma III sono riportate in Tabella 3.

Solubilità in etanolo di polimorfi di Levosimendan

Forma I Forma III

7,8 g/L 11,6 g/L

Tabella 3

Come si può vedere, la solubilità della Forma III rappresenta un considerevole miglioramento (149%) di quella della Forma I.

Inoltre, la velocità di dissoluzione della Forma III in etanolo è considerevolmente più elevata di quella della Forma I, come si evince chiaramente dalla Figura VII. Ciò è vantaggioso per risolvere i problemi di sterilità delle composizioni farmaceutiche iniettabili sopra discussi.

Riassumendo, la presente invenzione fornisce due nuove forme polimorfe di Levosimendan, ovvero la Forma III e la Forma IV, la loro caratterizzazione e metodi per la loro preparazione. L’invenzione fornisce anche un confronto della Forma III con la Forma I precedentemente nota, il quale dimostra che la Forma III possiede una solubilità in etanolo significativamente più elevata e una velocità di dissoluzione maggiore, caratteristiche molto vantaggiose per la preparazione di formulazioni farmaceutiche iniettabili del Levosimendan.

L’invenzione è ora ulteriormente illustrata dai seguenti esempi.

ESEMPI

Esempio 1 (preparazione della Forma IV)

Nel recipiente di reazione sono caricati il Levosimendan (100 g) in una qualunque sua forma polimorfa e tetraidrofurano (1 L). La sospensione è riscaldata a riflusso per ottenere una completa dissoluzione. La massa è poi raffreddata a 0-5°C per due ore e il solido cristallino è filtrato ed essiccato a 50°C per 24 ore. Si ottiene il Levosimendan Forma IV (112 g).

Esempio 2 (preparazione della Forma III mediante riscaldamento) Si carica il Levosimendan Forma IV (100 g) in un forno preriscaldato a 80°C. Il prodotto è mantenuto alla temperatura termostatata di 80°C per almeno 16 ore. Si applica poi il vuoto per 4 ore per eliminare l’eccesso di solvente ancora presente nella stufa. Si ottiene il Levosimendan Forma III (83 g).

Esempio 3 (preparazione della Forma III mediante cristallizzazione diretta)

Nel recipiente di reazione sono caricati il Levosimendan (5 g) in una qualunque sua forma polimorfa e 1,4-diossano (50 mL). Si aggiunge quindi mediante gocciolamento acqua (50 mL) mentre si aggiungono lentamente piccole porzioni di cristalli del Levosimendan Forma III come inneschi per la cristallizzazione, ottenuti come nell’Esempio 2. La massa è mantenuta a temperatura ambiente per 2 ore e poi è filtrata ed essiccata a 100°C sotto vuoto per 20 ore. Si ottiene il Levosimendan Forma III (4.5 g).

Condizioni sperimentali

XRPD

I campioni sono stati sottoposti alla diffrazione ai raggi X delle polveri in uno strumento X’Pert PRO PANalytical con goniometro PW3065/6x. Per ogni campione è stato riempito un porta campioni numerato per XRPD con una quantità di solido sufficiente per l’analisi. La radiazione impiegata è quella del rame a lunghezza d’onda 1,54 Å.

DSC

Ogni campione è stato sottoposto ad analisi DSC pesandone 3 mg e posizionandoli in un piattino d’alluminio, chiuso ermeticamente da un coperchio d’alluminio. I campioni sono stati quindi riscaldati a 350°C usando una velocità di riscaldamento di 10 K/min in uno strumento DSC 200 F3 Maia®.

IR

Gli spettri IR sono stati acquisiti in uno strumento Perkin Elmer FT-IR Spectrum One con ATR orizzontale tra 650 cm<-1>e 4000 cm<-1>.

Claims

RIVENDICAZIONI 1. Una forma cristallina, denominata Forma IV, del Levosimendan di Formula (1) NC H3C N NC N O <H>N N H Formula 1 caratterizzata da uno spettro di diffrazione a raggi-X delle polveri, ottenuto impiegando la radiazione del rame a lunghezza d’onda 1,54 Å, avente picchi principali, espressi in gradi 2-theta [°], a 6,5, 7,7, 9,4, 11,3, 12,1, 12,3, 13,0, 13,4, 17,6, 17,8, 18,3, 18,8, 19,0, 19,6, 20,8, 21,4, 22,8, 24,3, 24,4, 25,7, 26,9, 28,4 (+ 0,2) 2. La forma cristallina del Levosimendan in accordo con la rivendicazione 1, caratterizzata da uno spettro IR con picchi caratteristici, espressi in cm<-1>, a 3355, 3236, 2973, 2876, 2227, 1668, 1613, 1535, 1460, 1337, 1268, 1187, 875, 753, inter alia. 3. La forma cristallina del Levosimendan in accordo con le rivendicazioni 1 e 2 caratterizzata da un diagramma DSC, ottenuto con una velocità di riscaldamento di 10 K/min, avente un picco esotermico a 103,4°C e picchi endotermici a 219,9°C e 242,6°C. 4. Una forma cristallina, denominata Forma III, del Levosimendan di Formula (1) NC H3C N NC N O <H>N N H Formula 1 caratterizzata da uno spettro di diffrazione a raggi-X delle polveri, ottenuto impiegando la radiazione del rame a lunghezza d’onda 1,54 Å, avente picchi principali, espressi in gradi 2-theta [°], a 9,3, 10,4, 11,4, 12,2, 13,9, 14,6, 17,2, 17,9, 19,1, 20,1, 20,7, 21,2, 22,6, 23,1, 25,9, 29,4 (+ 0,2). 5. La forma cristallina del Levosimendan in accordo con la rivendicazione 4, caratterizzata da uno spettro IR con picchi caratteristici, espressi in cm<-1>, a 3364, 2968, 2223, 1666, 1608, 1538, 1448, 1341, 1178, 1033, 842, 730, inter alia. 6. La forma cristallina del Levosimendan in accordo con le rivendicazioni 4 e 5 caratterizzata da un diagramma DSC, ottenuto con una velocità di riscaldamento di 10 K/min, avente un picco endotermico a 224,6°C. 7. Un metodo per l’ottenimento del Levosimendan Forma IV della rivendicazione 1 comprendente i seguenti passaggi: a) sospensione o dissoluzione di Levosimendan in tetraidrofurano, opzionalmente in presenza di agitazione e/o riscaldamento; b) opzionale raffreddamento della sospensione o soluzione ottenuta nel passaggio a) ad una temperatura compresa tra 0°C e 10°C; c) isolamento di Levosimendan Forma IV; d) opzionale essiccamento del prodotto ottenuto nel passaggio c) ad una temperatura non superiore a 55°C. 8. Il metodo della rivendicazione 7 in cui nel passaggio a) viene utilizzata una qualunque forma polimorfa di Levosimendan. 9. Un metodo per l’ottenimento del Levosimendan Forma III della rivendicazione 4 comprendente il riscaldamento di Levosimendan Forma IV della rivendicazione 1 a temperature superiori a 80°C, opzionalmente sotto vuoto. 10. Un metodo per l’ottenimento del Levosimendan Forma III della rivendicazione 4 comprendente i seguenti passaggi: a) dissoluzione di Levosimendan in un solvente organico scelto nel gruppo consistente in alcoli, eteri, chetoni; b) aggiunta alla soluzione del Levosimendan ottenuta nel passaggio a) di cristalli di Levosimendan Forma III precedentemente ottenuti; c) opzionale aggiunta di un anti-solvente; d) isolamento del Levosimendan Forma III; e) opzionale essiccamento del prodotto ottenuto nel passaggio d) a 80-100°C sotto vuoto. 11. Il metodo della rivendicazione 10 in cui il solvente è 1,4-diossano e l’anti-solvente è acqua. 12. Il metodo della rivendicazione 10 in cui nel passaggio a) viene utilizzata una qualunque forma polimorfa di Levosimendan.