Способ получения натриевой соли 2-метилтио-6-нитро-1,2-4-триазоло[5,1-с]-1,2,4-триазин-7-она, дигидрата, обладающей противовирусной активностью Российский патент 2021 года по МПК C07D487/04 

Заявляемое изобретение относится к области биологически активных соединений, а именно, натриевой соли 2-метилтио-6-нитро-1,2,4-триазоло[5,1-с]-1,2,4-триазин-7-она, дигидрата, предназначенной для лечения и профилактики заболеваний, вызываемых патогенными для человека и животных вирусами, например, вирусами лихорадки долины Рифт, вирусами ЗЭЛ, парагриппа, респираторно-синцитиального вируса, вируса болезни Ауески, инфекционного ляринготрахеита птиц, вируса гриппа птиц, а также новой коронавирусной инфекции COVID-19.

Из предшествующего уровня техники известен способ получения натриевой соли 2-метилтио-6-нитро-1,2-4-триазоло[5,1-с]-1,2,4-триазин-7-она, дигидрата (1), включающий этап конденсации соли диазония (3), получаемой диазотированием 3-амино-5-метилтио-1,2,4-триазола (2), с этилнитроацетатом в щелочной среде.

На последней стадии образуется натриевая соль 2-метилтио-6-нитро-1,2,4-триазоло[5,1-с]-1,2,4-триазин-7(4Н)-она, дигидрат, которую далее отделяют от раствора и примесей. В реакционной смеси остается в нерастворенном виде только натриевая соль 2-метилтио-6-нитро-1,2,4-триазоло[5,1-с]-1,2,4-триазин-7(4Н)-она, дигидрат [патент РФ № 2294936 на изобретение «Натриевая соль 2-метилтио-6-нитро-1,2-4-триазоло[5,1-с]-1,2,4-триазин-7-она, дигидрат», дата подачи 29.06.2005, опубликовано 10.03.2007, Бюл. № 7; статья V.L. Rusinov, E.N. Ulomskii, O.N. Chupakhin, V.N. Charushin. Azolo[5,1-c]-1,2,4-triazines as a new class of antiviral compounds//Russian Chemical Bulletin, Int. – 2008-Vol.57- No.5-P.985-1014].

Известный способ синтеза натриевой соли 2-метилтио-6-нитро-1,2,4-триазоло[5,1-с]-1,2,4-триазин-7(4Н)-она, дигидрата, имеет ряд недостатков, в частности, способ многостадиен, что усложняет процесс получения противовирусного продукта и приводит к его удорожанию. При этом выход целевого продукта низкий и составляет около 69%, что, в свою очередь, повышает себестоимость готовой продукции. Кроме того, существуют сложности для воспроизведения способа в опытно-промышленных или промышленных условиях, т.к. способ нестабилен и взрывоопасен. Это связано с тем, что образование нестабильного соединения - соли диазония является процессом экзотермическим, протекающим с большим выделением теплоты. Данный этап в прототипе осуществляется без введения специальных добавок, которые бы способствовали снижению неконтролируемого лавинообразного выделения пены. Все это приводит к стремительному повышению давления в трубках аппаратов/сосудов и, как следствие, разрывает реакционную емкость с большой силой.

Помимо этого, в целевом продукте велико содержание побочных продуктов химических реакций и, прежде всего, реакции получения соли диазония.

Техническим результатом, на достижение которого направлено предлагаемое к защите изобретение, является повышение чистоты и выхода целевого продукта – натриевой соли 2-метилтио-6-нитро-1,2,4-триазоло[5,1-с]-1,2,4-триазин-7(4Н)-она, дигидрата, а также повышение безопасности осуществления способа.

Указанный технический результат достигается тем, что способ получения натриевой соли 2-метилтио-6-нитро-1,2,4-триазоло[5,1-с]-1,2,4-триазин-7(4Н)-она, дигидрата включает выполнение двух основных стадий: получение соли диазония и реакций ее конденсации с последующей очисткой, горячей фильтрацией, кристаллизацией/перекристаллизацией и сушкой натриевой соли 2-метилтио-6-нитро-1,2,4-триазоло[5,1-с]-1,2,4-триазин-7(4Н)-она, дигитрата, при этом соль диазония образуется путем диазотирования 5-амино-3-метилтио-1,2,4-триазол с представителем полиолов и добавлением фторнеорганического вещества и нитрита натрия при температуре не выше (-5)-(-14)°С при перемешивании в течение не менее 5-20 часов, а при выполнении реакций конденсации диазотированный 5-амино-3-метилтио-1,2,4-триазол соединяют с суспензией этилнитроацетата, получаемой за счет соединения карбоната натрия и этилнитроацетата и дополнительно вводимой смеси ледяной уксусной кислоты с этиловым спиртом, при этом стадии получения соли диазония и проведения реакций конденсации проводят в соответствии с химическими реакциями

.

Представитель полиолов может быть выбран из этиленгликоля, пропиленгликоля, глицерина, маннита, сорбита.

В качестве фторнеорганического соединения может быть использована борная, пироборная, фтороводородная, тетрафторборная кислоты.

Заявляемое изобретение осуществляется следующим образом.

Получение соли диазония.

В реактор (R1) с помощью перистальтического насоса (Р)1 и мерника (М1) загружают суспензию, ингредиентами которой может быть один из представителей полиолов, например, этиленгликоль, или пропиленгликоль, или глицерин, или маннит, или сорбит, а также исходное вещество - 5-амино-3-метилтио-1,2,4-триазол и вода очищенная, взятые в соотношении 5:1:3. Полученный состав перемешивают при комнатной температуре с помощью мешалки, установленной в реакторе, до максимально возможного растворения 5-Амино-3-метилтио-1,2,4-триазола. При этом максимально возможное растворение 5-амино-3-метилтио-1,2,4-триазола определяют визуально. Если уровень нерастворенных частиц не меняется со временем, считается, что произошло максимально возможное растворение. При этом допускается наличие в реакционной смеси крупных нерастворившихся частиц 5-Амино-3-метилтио-1,2,4-триазола. Окончательное растворение происходит на последующей стадии процесса.

После того, как будет достигнуто максимально возможное растворение 5-Амино-3-метилтио-1,2,4-триазола устанавливают охлаждение реактора (R1), которое проводят при температуре 0-(-15)°C путем подачи хладагента в рубашку реактора, при этом в реактор (R1) из мерника (М2) при помощи перистальтического насоса (P1) в течение 10-60 минут загружают фторнеорганическое вещество (ФНС), в качестве которого может быть использована или борная, или пироборная, или фтороводородная, или тетрафторборная кислота. Фторнеорганическое соединение служит для создания кислой среды на стадии получения соли диазония и стабилизации получаемой соли диазония. После этого в реактор добавляют очищенную воду и продолжают перемешивание и охлаждение полученной смеси. При достижении необходимой температуры 0-(-15)°C в реактор (R1) c помощью перистальтического насоса (Р2) из мерника (М3) в состав медленно, со скоростью 1-10 мл/мин. порционно вводят раствор нитрита натрия. Состав перемешивают в течение 6-24 часов. Между выполнением порционных загрузок нитрита натрия предусмотрены временные паузы в течение 2-10 мин. Во время пауз контролируют температуру смеси, не допуская ее разогрева. После окончательной загрузки нитрита натрия перемешивание продолжают еще в течение не менее 14-16 часов при температуре (-5)-(-10)°С. Температурный режим при (-5)-(-10)°С на протяжении всего времени выполнения диазотирования позволяет минимизировать образование побочных продуктов реакции.

В кислой среде нитрит натрия находится в виде неустойчивой азотистой кислоты, которая при разложении выделяет нитрозий катион, взаимодействующий с аминогруппой 5-амино-3-метилтио-1,2,4-триазол, образуя соответствующую соль диазония.

При повышении температуры выдержки реакционной массы на 5°С, как указано в приведенных выше источниках информации (патенте № 2294936 и статье), существенно увеличивается образование побочных продуктов реакции, например, таких как диазосмол, сочетающий свойства пленкообразующего полимера и светочувствительного компонента. Предлагаемый температурный режим стадии диазотирования позволяет на последующей стадии отказаться от использования активированного угля при горячем фильтровании.

Изменение времени диазотирования с 2-х часов, как это предусмотрено в известных решениях, до 5- 20 часов в предлагаемом изобретении позволяет значительно увеличить выход готового продукта - выше 90%.

Стадия получения соли диазония проходит в соответствии с химической реакцией (1)

(1)

Одновременно со стадией получения соли диазония может быть проведена операция получения суспензии этилнитроацетата, проводимую следующим образом. С помощью перистальтического насоса (Р5) в реактор (R2) вводят приготовленный раствор карбоната натрия, после этого в реактор (R2) постепенно в течение примерно 20 мин. с помощью перистальтического насоса (Р3) из мерника (М4) загружают этилнитроацетат. Загрузку указанных веществ проводят порционно. При этом компоненты берут в следующем соотношении 3:1 - 1:1. Не останавливая перемешивания, в течение не менее 2 часов смесь охлаждают до температуры 0-(-2)°С путем подачи хладагента в рубашку реактора (R2). Смесь доводят до состояния однородной белой суспензии.

Поскольку реакция получения соли диазония идет с большим выделения тепла, то во избежании перегревов реакционной массы, и, следовательно, образования побочных продуктов, раствор нитрита натрия необходимо вводить при максимально низких температурах. В предлагаемом решении низкие температуры имеют значение(-5)-(-10)°С. Представитель полиола необходим для того, чтобы реакционная масса не затвердела (замерзла) и распределение компонентов реакции было равномерным по всей реакционной массе.

Для проведения реакций конденсациии 5-Амино-3-метилтио-1,2,4-триазол из реактора R1 в течение не менее 15 минут передают в реактор R2, в котором находится суспензия этилнитроацетата. Полученный состав перемешивают в течение примерно 4-х часов, поддерживая температуру в диапазоне от +5 до (-15)°С. Значения рН среды состава должны соответствовать слабощелочному значению, а именно 8-10.

При помощи перистальтического насоса (Р3) из мерника (М5) со скоростью не более 20 мл/мин. в реактор (R2) вводят смесь ледяной уксусной кислоты и этилового спирта, при этом соотношение уксусной кислоты и этилового спирта составляет 1:1. Полученный состав доводят до состояния слабокислой среды, рН которой находится на уровне не менее 6,3-6,6. Введение смеси уксусной кислоты и этилового спирта осуществляют медленно, не допуская при этом избыточного пенообразования.

Введение ледяной уксусной кислоты обеспечивает нейтрализацию избытка карбоната натрия до получения среды с нейтральным показателем рН. В противном случае на этапе перекристаллизации может идти реакция гидролиза SMe-группы до гидроксильной.

При дозировании смеси, состоящей из ледяной уксусной кислоты и этилового спирта, в реакционной массе наблюдается минимальное пенообразование, что повышает безопасность технологического процесса. Помимо этого, введение дополнительного растворителя в виде этилового спирта практически не влияет негативно на выход продукта реакции, т.к. натриевая соль 2-метилтио-6-нитро-1,2,4-триазоло[5,1-с]-1,2,4-триазин-7(4Н)-она мало растворима в этиловом спирте. В первую очередь в этиловом спирте растворяются легко растворимые в нем вещества, например, карбонат натрия, переходящий в газообразное состояние в виде карбонат-ионов.

После этого полученный состав оставляют отстаиваться в течение не менее 12 часов при выключенной мешалке в реакторе и сохранении низкой температуры 2-8°С. Температуру во время отстаивания регулируют путем подачи хладагента на рубашку реактора (R2). Кроме того, при отстаивании контролируют уровни разделяющихся сред и фиксируют уровень надосадочной жидкости. Выжидают не менее 1 часа и вновь отмечают уровень надосадочной жидкости. Если замеряемые уровни не будут отличаться между собой, то процедуру повторяют до тех пор, пока не появятся изменения в высоте столба жидкости над осадком. С помощью перистальтического насоса (R2) максимально удаляют слой надосадочной жидкости и измеряют ее объем. Затем в реактор (R2) вводят очищенную воду в объеме, равном 2/3 объема удаленной надосадочной жидкости. После чего в реакторе (R2) снова запускают перемешивание суспензии, которое выполняют в течение 2-6 часов.

Химизм стадии конденсации требует выполнения основных условий, необходимых для активации центра азосочетания в этилнитроацетате, поэтому его натриевую соль готовят с использованием карбоната натрия. Кроме того, карбонат натрия нейтрализует фторнеорганическое соединение, которое используют на стадии получения соли диазония. 

Затем проводят очистку, при которой смесь в реакторе (R2) нагревают до температуры 95-99°С путем подачи теплоносителя в рубашку реактора. Операцию проводят при перемешивании до полного растворения осадка. В случае, если по достижении температуры смеси не менее 95°С весь осадок не растворился, то в реактор добавляют очищенную воду в объеме, необходимом для полного растворения осадка, при этом объем очищенной воды, взятой дополнительно для растворения осадка, замеряют.

Полученную очищенную смесь передают на горячую фильтрацию в верхнюю емкость друк-фильтра (F1) и фильтруют при подогреве до 99°С путем подачи теплоносителя в рубашку фильтра таким образом, чтобы продукт оставался в растворе, а присутствующие механические примеси оставались на фильтре. Фильтрат направляют в предварительно подготовленный реактор-кристаллизатор (R3) с охлажденным до температуры не более (-10)°С 95-96%-ным этиловым спиртом в объеме, равном объему содержимого реактора (R2).

После загрузки в реактор (R3) смесь продолжении перемешивания охлаждают до температуры 2-4°С путем подачи хладагента в рубашку реактора в течение 2-4 часов. Затем смесь оставляют при такой температуре в течение 5-20 часов для кристаллизации натриевой соли 2-метилтио-6-нитро-1,2,4-триазоло[5,1-с]-1,2,4-триазин-7(4Н)-она, дигидрата.

Полученную суспензию передают в верхнюю емкость нутч-фильтра (F2), в котором осадок отфильтровывают. Полученный осадок натриевой соли 2-метилтио-6-нитро-1,2,4-триазоло[5,1-с]-1,2,4-триазин-7(4Н)-она, дигидрата направляют в предварительно промытый реактор-кристаллизатор (R2) на стадию перекристаллизации. Перекристаллизация субстанции натриевой соли 2-метилтио-6-нитро-1,2,4-триазоло[5,1-с]-1,2,4-триазин-7(4Н)-она, дигидрата, выполняемая из водно-спиртовой смеси, а не из 20% уксусной кислоты и воды, как в прототипе, показала высокую эффективность очистки продукта (не менее 98% натриевой соли 2-метилтио-6-нитро-1,2,4-триазоло[5,1-с]-1,2,4-триазин-7(4Н)-она, дигидрата) и повышение выхода - не менее 91% от загруженного сырья. Преимуществами такой перекристаллизации являются отсутствие углеродной пыли, т.к. не используется активированный уголь, а также отсутствие примесей NaCl в готовой субстанции, т.к. кристаллизация происходит из водно-спиртовой смеси, а не из солевого раствора хлорида натрия.

Полученный осадок натриевой соли 2-метилтио-6-нитро-1,2,4-триазоло[5,1-с]-1,2,4-триазин-7(4Н)-она, дигидрата переносят в подготовленные поддоны, застеленные пищевым пергаментом, и загружают в сушильный шкаф для сушки, которую проводят в вакууме при температуре 70-90°С.

Стадию кондесации проводят в соответствии со следующей химической реакцией (2)

(2)

Готовый продукт выдерживают в сушильном шкафу до полного высыхания, при этом влажность субстанции контролируют с помощью влагомера.

Пример конкретного осуществления изобретения

В реактор (R1) с помощью перистальтического насоса Р1 загружают из мерника М1 суспензию, состоящую из этиленгликоля, 5-Амино-3-метилтио-1,2,4-триазол и воды очищенной. Перемешивают при помощи мешалки, размещенной в реакторе, при комнатной температуре до максимально возможного растворения 5-Амино-3-метилтио-1,2,4-триазола. После растворения 5-Амино-3-метилтио-1,2,4-триазола устанавливают охлаждение реактора R1 до температуры (-10)°C путем подачи хладагента в рубашку реактора. Из мерника М2 при помощи перистальтического насоса P1 в течение не менее 30 минут загружают тетрафторборную кислоту, затем добавляют воду очищенную. При этом соотношение ингредиентов составляет 3:2 или 1,5:1. Продолжают перемешивание и охлаждение полученной смеси. По достижении необходимой температуры (-10)^oC в реактор (R1) c помощью перистальтического насоса (Р2) из мерника (М3) порционно со скоростью подачи 5 мл/мин. и паузой между дозированием в 300 сек. загружают раствор нитрита натрия и перемешивают состав в течение еще 16 часов, не допуская при этом разогрева смеси.

В реактор (R2) при помощи перистальтического насоса (Р5) загружают приготовленный раствор натрия карбоната для получения суспензии этилнитроацетата. Затем постепенно в течение 20 мин. с помощью перистальтического насоса (Р3) из мерника (М4) в реактор R2 загружают этилнитроацетат. Смесь перемешивают до однородности и, не останавливая перемешивания, охлаждают в течении не менее 2 часов до температуры 0-2°С путем подачи хладагента в рубашку реактора (R2). Смесь доводят до состояния однородной белой суспензии.

Для проведения реакции конденсации диазотированный 5-Амино-3-метилтио-1,2,4-триазол из реактора (R1) в течение не менее 15 мин. передают в реактор (R2) и перемешивают в течение 4 часов при поддержании температуры в диапазоне 0-5°С, при этом рН состава имеет слабощелочное значение 8-10.

При помощи перистальтического насоса (Р3) из мерника (М5) со скоростью 20 мл/мин. вносят смесь ледяной уксусной кислоты и этилового спирта при соотношении компонентов составляет 1:1. Доводят pH до значения слабокислой смеси - 6,4. Ведение ингредиентов осуществляют медленно, не допуская избыточного пенообразования.

Полученную суспензию оставляют отстаиваться в течение не менее 12 часов при выключенной мешалке и низкой температуре 6°С, которая регулируется за счет подачи хладагента на рубашку реактора (R2). При этом контролируют уровни разделивших сред, замеряют уровень надосадочной жидкости, выжидают в течение не менее 1 часа и снова фиксируют уровень надосадочной жидкости. Если уровни замеров не отличаются между собой, то процедуру повторяют до тех пор, пока не произойдут изменения в высоте столба жидкости над осадком.

С помощью перистальтического насоса максимально удаляют слой надосадочной жидкости и замеряют ее объем. В реактор (R2) загружают объем воды очищенной, равный 2/3 объема удаленной надосадочной жидкости. Вновь запускают перемешивание суспензии в реакторе (R2).

Очистка

Смесь в реакторе (R2) нагревают до полного растворения осадка до температуры 98°С путем подачи теплоносителя в рубашку аппарата. Если по достижении температуры смеси не менее 95°С весь осадок не растворился, то добавляют воду очищенную в объеме не более 50 мл до полного растворения осадка. Объем воды очищенной, взятой дополнительно для растворения осадка, замеряют.

Горячая фильтрация.

Полученную смесь передают в верхнюю емкость друк-фильтра (F1) и фильтруют при подогреве до 99ºС путем подачи теплоносителя в рубашку фильтра таким образом, чтобы продукт оставался в растворе, а возможные механические примеси оставались на фильтре. Фильтрат направляют в предварительно подготовленный реактор-кристаллизатор (R3) с охлажденным до (-10)°С 96%-ным этиловым спиртом в объеме, равном объему содержимого реактора (R2).

Кристаллизация/перекристаллизация.

После загрузки в реакторе (R3) смесь охлаждают до 3°С при перемешивании путем подачи хладагента в рубашку реакторов, оставляют при такой температуре на не менее 16 часов для кристаллизации натриевой соли 2-метилтио-6-нитро-1,2,4-триазоло[5,1-с]-1,2,4-триазин-7(4Н)-она. Итоговую суспензию передают в верхнюю емкость нутч-фильтра (F2), осадок отфильтровывают. Полученный осадок натриевой соли 2-метилтио-6-нитро-1,2,4-триазоло[5,1-с]-1,2,4-триазин-7(4Н)-она без сушки направляют в предварительно промытый реактор-кристаллизатор (R2) на стадию перекристаллизации.

Сушка.

Осадок с фильтра переносят в подготовленные поддоны, застеленные пищевым пергаментом, и загружают сушильный шкаф для вакуумной сушки натриевой соли 2-метилтио-6-нитро-1,2,4-триазоло[5,1-с]-1,2,4-триазин-7(4Н)-она, дигидрата, при этом температура сушки составляет 83°С.

Продукт остается в сушильном шкафу до полного высыхания. Влажность субстанции контролируют с помощью влагомера.

Аналогичным образом заявляемое изобретение может быть реализовано в случае использования указанных в описании иных представителей полиолов и фторнеорганических соединений (ФНС).

Натриевая соль 2-метилтио-6-нитро-1,2,4-триазоло[5,1-с]-1,2,4-триазин-7(4Н)-она, дигидрат является основным компонентом (активным веществом) лекарственного средства - препарата риамиловир (торговое наименование «Триазавирин»), которое промышленно выпускается с содержанием по 250 мг в капсуле.

В результате проведенных исследований было установлено, что вещество (препарат) обладает высокой эффективностью в отношении новой коронавирусной инфекцией COVID-19, вызванной штаммом SARS-CoV-2.

Заявляемое изобретение имеет преимущества по сравнению с известными решениями. Способ получения натриевой соли 2-метилтио-6-нитро-1,2-4-триазоло[5,1-с]-1,2,4-триазин-7-она, дигидрата, обладающей противовирусной активностью, позволяет повысить чистоту до не менее 98% и выход готового продукта около 70% , а также повысить безопасность процесса.

Изобретение относится к способу получения натриевой соли 2-метилтио-6-нитро-1,2,4-триазоло[5,1-с]-1,2,4-триазин-7(4Н)-она, дигидрата, который характеризуется выполнением двух основных стадий: получение соли диазония и реакций ее конденсации с последующей очисткой горячей фильтрацией, кристаллизицией/перекристаллизацией и сушкой натриевой соли 2-метилтио-6-нитро-1,2,4-триазоло[5,1-с]-1,2,4-триазин-7(4Н)-она, дигидрата, при этом соль диазония образуется путем диазотирования 5-амино-3-метилтио-1,2,4-триазол с представителем полиолов и добавлением фторнеорганического вещества и нитрита натрия при температуре не выше (-5)-(-14)°С при перемешивании в течение не менее 5-20 часов, а при выполнении реакций конденсации диазотированный 5-амино-3-метилтио-1,2,4-триазол соединяют с суспензией этилнитроацетата, получаемой за счет соединения карбоната натрия и этилнитроацетата и дополнительно вводимой смеси ледяной уксусной кислоты с этиловым спиртом, при этом стадии получения соли диазония и проведения реакций конденсации с последующей очисткой проводят в соответствии с химическими реакциями

Технический результат – разработан новый способ получения натриевой соли 2-метилтио-6-нитро-1,2,4-триазоло[5,1-с]-1,2,4-триазин-7(4Н)-она, дигидрата, который позволяет получить продукт высокой чистоты и высоким выходом. 2 з.п. ф-лы.

1. Способ получения натриевой соли 2-метилтио-6-нитро-1,2,4-триазоло[5,1-с]-1,2,4-триазин-7(4Н)-она, дигидрата, характеризующийся выполнением двух основных стадий: получение соли диазония и реакций ее конденсации с последующей очисткой горячей фильтрацией, кристаллизицией/перекристаллизацией и сушкой натриевой соли 2-метилтио-6-нитро-1,2,4-триазоло[5,1-с]-1,2,4-триазин-7(4Н)-она, дигидрата, при этом соль диазония образуется путем диазотирования 5-амино-3-метилтио-1,2,4-триазол с представителем полиолов и добавлением фторнеорганического вещества и нитрита натрия при температуре не выше (-5)-(-14)°С при перемешивании в течение не менее 5-20 часов, а при выполнении реакций конденсации диазотированный 5-амино-3-метилтио-1,2,4-триазол соединяют с суспензией этилнитроацетата, получаемой за счет соединения карбоната натрия и этилнитроацетата и дополнительно вводимой смеси ледяной уксусной кислоты с этиловым спиртом, при этом стадии получения соли диазония и проведения реакций конденсации с последующей очисткой проводят в соответствии с химическими реакциями

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что представитель полиолов может быть выбран из этиленгликоля, или пропиленгликоля, или глицерина, или маннита, или сорбита.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве фторнеорганического соединения может быть использована фтороводородная или тетрафторборная кислота.