曲氟沙星的两性离子形式 本发明涉及naphthyridone类抗生素曲氟沙星(trovafloxacin)。更特别地，本发明涉及有下式I的曲氟沙星的两性离子形式的多晶形物和五水合物，以及制备它们的方法。本发明还涉及本发明化合物的使用方法和包含本发明化合物的药物组合物，用于治疗哺乳动物的细菌感染。上述专利和本申请一起转让。
前述naphthvridone类抗生素的抗细菌活性在11/17/92和7/20/93分别颁布的美国专利No.5,164,402[′402专利]和5,229,396中记载，它们的公开内容作为参考文献而完全引入本发明。上述专利和本申请一起转让。
曲氟沙星的两性离子形式可以悬浮液给药使用。
本发明的第一个实施方案提供了有式I的曲氟沙星两性离子结晶形式：它选自：
a)表现为如下特征X-射线粉末衍射图案的非收湿第一多晶型物PI 峰数 1 2 3 4 5 6 7 8 9 2_θ_(°) Cu 6.9 9.8 11.3 12.0 13.9 16.1 16.6 17.1 17.4 d距离 12.7 9.0 7.9 7.4 6.4 5.5 5.4 5.2 5.1 峰数 10 11 12 13 14 15 16 17 2_θ_(°) Cu 19.7 22.9 23.6 24.9 25.4 25.9 27.7 29.5 d距离 4.5 3.9 3.8 3.6 3.5 3.4 3.2 3.0 b)表现为如下特性X-射线粉末衍射图案的收湿第二多晶型物PII 峰数 1 2 3 4 5 6 7 8 2_θ_(°)Cu 8.4 9.5 10.2 14.7 16.8 17.9 22.6 26.1 d距离 10.6 9.3 8.7 6.0 5.3 5.0 3.9 3.4 和c)五水合物，表现为如下特性X-射线粉末衍射图案的曲氟沙星两性 离子五水合物 峰数 1 2 3 4 5 6 7 8 9 2_θ_(°) Cu 6.6 8.6 12.7 13.3 15.9 18.6 19.2 20.1 21.0 d距离 13.3 10.3 7.0 6.6 5.5 4.8 4.6 4.4 4.2 峰数 10 11 12 13 14 15 16 17 2_θ_(°) Cu 22.5 22.9 23.6 24.9 25.4 25.9 27.7 29.5 d距离 4.0 3.9 3.8 3.6 3.5 3.4 3.2 3.0
本发明的第二实施方案涉及制备式I的曲氟沙星的两性离子的方法，它选自如上描述的非收湿的多晶型物PI，收湿地多晶型物PII及其五水合物，包含：
A处理式I化合物的亚稳定形式的水性悬浮液的步骤：
1)用非极性溶剂，然后共沸除去残余的水并真空干燥形成表现为如权利要求1中记载的特征X-射线衍射图案的所述的收湿的多晶型物PII；
2)用极性溶剂，然后共沸除去残余的水并真空干燥；或
3)用水和在升高的温度下空气干燥残余物，除去母液并在室温空气干燥残余物至恒定的重量以形成五水合物；或
B)用回流的极性溶剂处理收湿的第二多晶型物PII形成非收湿的第一多晶型物PI。
本发明的第三个实施方案提供了制备式I的曲氟沙星的两性离子的亚稳定形式的方法，这是通过
a)在升高的温度下用碱处理曲氟沙星的酸性盐，将混合物的pH提高到7.5和8.5之间，除去母液，用水清洗晶体并在约35℃到约40℃下真空干燥晶体；或
b)处理式II的化合物其中A是H或胺保护基团如叔-丁氧基羰基、苄氧基羰基、(C1-C6)烷基羰基和苄基；和
B是H或选自苄基、叔-丁基和(C1-C6)烷基的羧酸保护基团；分别用胺和/或羧酸去保护剂。
本发明的第四个实施方案提供治疗哺乳动物细菌感染的方法，它包含对所述的哺乳动物给药细菌感染治疗有效量的如上描述的式I的化合物。
本发明的第五个实施方案提供治疗哺乳动物细菌感染的组合物，它包含细菌感染治疗有效量的式I化合物和药学可接受的载体。
本发明涉及一种化合物，它包含式I的抗生素曲氟沙星的稳定两性离子形式：更特别地，它涉及式I的化合物，选自：
a)表现为如上描述的特征X-射线粉末衍射图案的非收湿第一多晶型物PI；
b)表现为如上描述的特征X-射线粉末衍射图案的收湿第二多晶型物PII；
和c)五水合物，表现为如上描述的特征X-射线粉末衍射图案的曲氟沙星两性离子五水合物。
本发明也涉及制备式I的化合物，如下面的流程图所示。
流程图1
流程图2两性离子的亚稳定形式
如流程图1中所示的曲氟沙星盐I，其中，X是一阴离子，它选自于那些由无机酸如盐酸、硫酸、硝酸和磷酸；有机酸如磺酸，例如，苯磺酸(besylic)、对甲苯磺酸(PTSA、tosylic)、甲磺酸(MSA，methylic)和三氟甲磺酸(triflic)等等；和羧酸，例如乙酸、丙酸、苯甲酸、柠檬酸、酒石酸、马来酸、富马酸、丁二酸和苹果酸所形成的阴离子，通过在约45到约55℃的温度范围，用水性碱溶液将包含化合物1的浆液的pH提高到约7.5和8.5之间，而转变为亚稳定的两性离子形式2。优选的盐是甲磺酸盐。用于本发明此方面实践中的碱包括无机碱如碱或碱土氢氧化物，碳酸盐和碳酸氢盐以及有机碱如三(C1-C6)烷基胺，吡啶和吗啉。优选的碱水溶液是饱和碳酸氢钠。然后在约35到40℃的温度下将湿产物真空干燥至恒重。
另外，如流程图2中所示，从式II的曲氟沙星盐1的被保护的前体6可以直接制备化合物2：
其中A是H或如叔-丁氧基羰基、苄氧基羰基、(C1-C6)烷基羰基和苄基的胺保护基团；和
B是H或选自苄基、叔-丁基和(C1-C6)烷基的羧酸保护基团；分别用胺和/或羧酸为去保护剂。
在升高的温度下，在极性溶剂中用氢氧化钠处理优选的化合物6，其中A是H和B是乙基，而将它转化为化合物2，优选的溶剂是甲醇且温度是溶剂的回流温度。然后用稀盐酸将溶液pH调到约6.5和8.0间，并且然后加入饱和的水性NaHCO3将pH调到约7.5和8.5之间，如以上所指明的那样回收产物。
用非极性溶剂如烃处理，将亚稳定的曲氟沙星两性离子2转化为收湿的多晶型物PII，4，优选的烃是己烷。共沸除去残留的水并在约35℃列约40℃真空干燥产物。用于共沸地除去水的溶剂包括非极性脂肪烃，如己烷和辛烷，和芳香烃如苯和甲苯，优选的溶剂是脂肪烃，最优选是己烷。
用极性溶剂处理化合物2，然后共沸除去水并在约30℃到约40℃真空干燥能制备非收湿的多晶型物PI3，用于此转化的极性溶剂包括(C2-C6)烷基羧酸(C1-C6)烷基酯和(C1-C6)链烷醇等等，优选的溶剂是乙酸乙酯。
另外如上所述，用回流极性溶剂处理化合物4，能制备化合物3，优选的溶剂是乙酸乙酯。
在室温下，空气干燥化合物1的湿晶体，直到达到恒重，制备式I的化合物的五水合物，化合物5。另外，用水处理化合物4直到达到恒定的水分吸收可以制备化合物5。将化合物3暴露于水中不会转化为化合物5。
本发明的抗细菌化合物，即多晶型物PI，多晶型物PII和五水合物(以后指“活性化合物”)，可用于治疗有广谱的细菌感染的动物和人，它们特别用于治疗格兰氏阳性菌。
此活性化合物可以单独给药，但是一般地与根据计划的给药途径和标准的给药实践选出的药物载体形成混合物而给药，例如，它们可以口服或以含有淀粉或乳糖的赋形剂的片剂形式，或单独或与赋形剂形成掺合物于胶囊中，或以含有增味剂或着色剂的酏剂或悬浮液的形式给药。对于动物，它们可以有利地包含在动物食料或饮水中，浓度约5到约5000ppm，优选约25到约500ppm。它们能非肠胃地注射，例如肌肉内、静脉内或皮下注射，对于非肠胃给药，它们最好能含有其它溶质，例如足够的盐或葡萄糖以使溶液等渗的消毒水性溶液的形式而使用。对于动物，式I的化合物能肌肉内或皮下给药，剂量水平约0.1到约50mg/kg/天，有利地约0.2列约10mg/kg/天，如果每天一次服药或到分为三次给药。
可通过口服用或非肠胃路线将本发明活性化合物施用于人以治疗细菌疾病，口服给药剂量水平约0.1到500mg/kg/天，有利地约0.5到50mg/kg/天，于每天一次剂量或到分为三次的分剂量。对于肌肉内或静脉内给药，剂量水平约0.1-200mg/kg/天，有利地0.5-50mg/kg/天，肌肉给药可以是一次剂量或到分三次剂量，静脉内给药可包括连续滴流。根据被治疗对象的体重和情况及所选用的特别给药途径必须做些变化，这是那些本领域的普通技术人员应该知道的。
用根据Steers复制基因技术测试给出本发明化合物的抗细菌活性，此技术是标准的体外测试方法，这在E.Steers等，抗生素和化学疗法，9，307，(1959)中记载。
以下的实施例表明本发明的方法和化合物。但是，应该理解，本发明并不限于这些特定的实施例。
实施例1
曲氟沙星两性离子，亚稳定形式
A.曲氟沙星甲磺酸盐(根据′402专利的实施例13B制备)(20克)与去离子水(100毫升)一起搅拌。将此晶体浆液加热到约50℃并加入饱和碳酸氢钠溶液将淤浆pH调到约8.0，此淤浆保持在约50℃30分钟，冷却到约25℃并在此温度搅拌30分钟。过滤分离出晶体并用去离子水(27ml)清洗。将湿晶体悬浮在去离子水(100毫升)并在约50℃搅拌约1小时；从母液中过滤出晶体，用去离子水(约27毫升)清洗且在约40℃真空干燥至恒重，产生标题产物，通过分析它含有2.5％的残余水，产物16.25克，97％。
B.曲氟沙星的乙基酯(根据共同待审的美国专利申请08/490827，1995年6月15日提交的的方法制备，其内容作为参考文献而完全引入本发明，上述专利和本申请一起转让)(10克)与甲醇(75毫升)，水(25毫升)和氢氧化钠片(1.8克)一起搅拌。将反应混合物约72℃加热回流在以形成溶液，冷却此溶液到约25℃且通过加入6N盐酸调节pH到约7.5以形成淤浆，加入饱和碳酸氢钠溶液(50毫升)并将淤浆在约25℃搅拌30分钟。分离出标题产物和用水(20毫升)清洗并在约45℃真空干燥，产生产物7.72克，82.5％。
实施例2
曲氟沙星两性离子多晶型物PI(非收湿形式)
曲氟沙星甲磺酸酯(75克)与去离子水(375毫升)一起搅拌，将晶体淤浆加热到约50℃并通过加入饱和碳酸氢钠溶液将淤浆的pH调到约8.0，保持淤浆的温度在约50℃30分钟，冷却到约25℃并在此温度搅拌30分钟。过滤分离出晶体并用去离子水(100毫升)清洗，将湿晶体悬浮于去离子水(375毫升)中并在约50℃搅拌1小时，然后冷却到约20℃并在此温下搅拌约1小时。从母液中过滤出结晶产物并用去离子水(约100毫升)清洗，和乙酸乙酯(1125毫升)搅拌湿晶体，并将所得淤浆加热回流及共沸除去水。此基本上无水的淤浆冷却至约25℃，过滤分离出晶体并在约40℃真空干燥直到除去所有的溶剂以得到标题产物，产物60.9克，94％。
由以上描述的X-射线粉末衍射图案可表征此产物。
实施例3
曲氟沙星两性离子收湿的多晶型物PII
实施例1，A部分的标题化合物(5克)与己烷(150毫升)混合形成淤浆。将淤浆加热回流并共沸除去痕量的残余水，回流4小时后将晶体淤浆冷却到约25℃，过滤分离并在约40℃真空干燥至恒重。产物4.7克，94％。由以上描述的X-射线粉末衍射图案来表征此标题产物。
实施例4
曲氟沙星两性离子五水化物
曲氟沙星甲磺酸酯(50克)与去离子水(250毫升)搅拌，将晶体淤浆加热至50℃并通过加入饱和碳酸氢钠溶液将淤浆的pH调到约8.0，将淤浆在约50℃保持30分钟，冷却列约25℃并在此温度搅拌30分钟。过滤离析出此晶体并用去离子水(70毫升)清洗，将湿晶体悬浮在去离子水(250毫升)并在约50℃搅拌1小时，然后冷却至约20℃并在此温度搅拌约1小时。从母液中过滤出结晶产物，用去离子水(约70毫升)清洗，在室温下空气干燥此湿晶体至恒重而产生标题产物，通过分析它含有17.6％的水。产物48.4克，84％。
由以上描述的X-射线粉末衍射图案表征此标题产物。