Polymorfismus II příklady polymorfních systémů. Bohumil Kratochvíl



Podobné dokumenty
Polymorfismus II příklady polymorfních systémů. Bohumil Kratochvíl

Polymorfismus II příklady polymorfních systémů. Bohumil Kratochvíl

Martina Urbanová, Ivana Šeděnková, Jiří Brus. Polymorfismus farmaceutických ingrediencí, 13. C CP-MAS NMR, 19 F MAS NMR a faktorová analýza

Pevná fáze ve farmacii

Příspěvek k poznání polymorfie farmaceutických substancí

ší šířen 7. Polymorfní systémy 7.1. Polymorfie námelových alkaloidů

12. Predikce polymorfů. Příprava předmětu byla podpořena projektem OPPA č. CZ.2.17/3.1.00/33253

Pevná fáze ve farmacii. Bohumil Kratochvíl

Patenty pevných API. Bohumil Kratochvíl. Chemie a fyzika pevných léčiv 2014

Pevné lékové formy. Vlastnosti pevných látek. Charakterizace pevných látek ke zlepšení vlastností je vhodné využít materiálové inženýrství

Výroba lékůl. sně regulované CO BYSTE CHTĚLI VĚDĚT O VÝROBĚ LÉKŮ? Prof. RNDr. Bohumil Kratochvíl, DrSc.

Pevná fáze ve farmacii. Bohumil Kratochvíl

Chemie a fyzika pevných látek p3

Molekulární krystal vazebné poměry. Bohumil Kratochvíl

Speciální analytické metody pro léčiva

Možnosti automatizace v rané fázi vývoje generického léčiva

Polymorfismus I - základní pojmy, význam, teorie. Bohumil Kratochvíl

Vývoj léčiv. FarmChem 05

6. Polymorfy, hydráty, solváty, soli, kokrystaly, amorfní formy

3. Termická analýza. Příprava předmětu byla podpořena projektem OPPA č. CZ.2.17/3.1.00/33253

Metody pro studium pevných látek

Metody pro studium pevných látek

RNDr. Jaroslav Maixner, CSc. technologická v Praze. Praha, říjen 2005

OPVK CZ.1.07/2.2.00/

Analytické laboratoře výzkumu a vývoje aktivních farmaceutických substancí (API) generické farmaceutické firmy. Aleš Gavenda

ší šířen 5. Polymorfismus 5.1. Úvod

Voda polární rozpouštědlo

METODY FARMACEUTICKÉ TECHNOLOGIE ČL 2009, D PharmDr. Zdenka Šklubalová, Ph.D

Chemie a fyzika pevných látek p2

Biochemický ústav LF MU (V.P.) 2010

Opakování

Organická chemie 3.ročník studijního oboru - kosmetické služby.

VÝZNAM STANOVENÍ RTG KRYSTALOVÝCH STRUKTUR PRO FARMACII

1. nitrosloučeniny R-NO 2 CH 3 -NO aminosloučeniny R-NH 2 CH 3 -NH 2

FARMACEUTICKÉ AMORFNÍ HYDRÁTY. BOHUMIL KRATOCHVÍL a IVA KOUPILOVÁ. 2. Farmaceutické amorfní fáze. Obsah. 1. Úvod

Barva produkovaná vibracemi a rotacemi

Studijní program: Analytická a forenzní chemie

Inovace studia molekulární a buněčné biologie reg. č. CZ.1.07/2.2.00/

Gymnázium Vysoké Mýto nám. Vaňorného 163, Vysoké Mýto

Rentgenová difrakce a spektrometrie

Genomické databáze. Shlukování proteinových sekvencí. Ivana Rudolfová. školitel: doc. Ing. Jaroslav Zendulka, CSc.

Teva Czech Industries s.r.o.

Studentská vědecká konference 2004

ARENY. Autor: Mgr. Stanislava Bubíková. Datum (období) tvorby: Ročník: devátý

Skupenské stavy. Kapalina Částečně neuspořádané Volný pohyb částic nebo skupin částic Částice blíže u sebe

Krystalografie a strukturní analýza

Gymnázium Vysoké Mýto nám. Vaňorného 163, Vysoké Mýto

Nekovalentní interakce

Přehled pedagogické činnosti - Doc. RNDr. Ivan Němec, Ph.D.

Nekovalentní interakce

Metody využívající rentgenové záření. Rentgenovo záření. Vznik rentgenova záření. Metody využívající RTG záření

Ethery, thioly a sulfidy

Evropský sociální fond Praha & EU: Investujeme do vaší budoucnosti LC-NMR 1. Jan Sýkora

Metody využívající rentgenové záření. Rentgenografie, RTG prášková difrakce

Kapitoly z fyzikální chemie KFC/KFCH. VII. Spektroskopie a fotochemie

Základy Mössbauerovy spektroskopie. Libor Machala

Molekuly 1 12/4/2011. Molekula definice IUPAC. Molekuly. Proč existují molekuly? Kosselův model. Představy o molekulách

Typy molekul, látek a jejich vazeb v organismech

Vysoká škola chemicko-technologická v Praze. Krystalizace. Bohumil Kratochvíl

Sekunda (2 hodiny týdně) Chemické látky a jejich vlastnosti Směsi a jejich dělení Voda, vzduch

Úvod do strukturní analýzy farmaceutických látek

ÚSTAV ORGANICKÉ TECHNOLOGIE

Potravinářské a biochemické technologie

Zpracování informací a vizualizace v chemii (C2150) 1. Úvod, databáze molekul

Substituční deriváty karboxylových kyselin

5. Stavy hmoty Kapaliny a kapalné krystaly

Absorpční fotometrie

Autor: Tomáš Galbička Téma: Alkany a cykloalkany Ročník: 2.

Učební osnovy Vzdělávací oblast: Člověk a příroda Vzdělávací obor: Chemický kroužek ročník 6.-9.

Chemie a fyzika pevných látek l

Rentgenová spektrální analýza Elektromagnetické záření s vlnovou délkou 10-2 až 10 nm

Chemie = přírodní věda zkoumající složení a strukturu látek a jejich přeměny v látky jiné

6. Isotermická kalorimetrická analýza. Příprava předmětu byla podpořena projektem OPPA č. CZ.2.17/3.1.00/33253

Ústav Makromolekulární chemie AV ČR, v.v.i. Heyrovského nám. 2 Praha 6

Třídění látek. Chemie 1.KŠPA

Potravinářské a biochemické technologie

OPVK CZ.1.07/2.2.00/

Seminář z chemie. Charakteristika vyučovacího předmětu

Chemie a fyzika pevných léčiv úvod: vymezení pojmů, základní procesy

Téma: odborný úvod k podávání a aplikaci léků - formy, názvy a způsob označení

8. Povrchová analýza Dynamická sorpce par. Příprava předmětu byla podpořena projektem OPPA č. CZ.2.17/3.1.00/33253

Gymnázium Jiřího Ortena, Kutná Hora

Aminokyseliny příručka pro učitele. Obecné informace: Téma otevírá kapitolu Bílkoviny, která svým rozsahem překračuje rámec jedné vyučovací hodiny.

Výpočet stechiometrického a sumárního vzorce

EU peníze středním školám digitální učební materiál

Studium enzymatické reakce metodami výpočetní chemie

BIOLOGICKÁ MEMBRÁNA Prokaryontní Eukaryontní KOMPARTMENTŮ

Příprava materiálu byla podpořena projektem OPPA č. CZ.2.17/3.1.00/33253

1. ročník Počet hodin

CHARAKTERIZACE MATERIÁLU POMOCÍ DIFRAKČNÍ METODY DEBYEOVA-SCHERREROVA NA ZPĚTNÝ ODRAZ

POLYMORFY A JINÉ PEVNÉ FORMY FARMACEUTICKÝCH POMOCNÝCH LÁTEK

AJATIN PROFARMA tinktura s mechanickým rozprašovačem kožní roztok

Optické spektroskopie 1 LS 2014/15

MŘÍŽKY A VADY. Vnitřní stavba materiálu

Inovace profesní přípravy budoucích učitelů chemie

Sada 7 Název souboru Ročník Předmět Formát Název výukového materiálu Anotace

Transkript:

Polymorfismus II příklady polymorfních systémů Bohumil Kratochvíl Předmět: Chemie a fyzika pevných léčiv, 2015

Chemické a fyzikální typy API, která má farmacie k dispozici pro formulace kresba: J.Budka kresba: J.Budka

Polymorfismus ranitidinu hydrochloridu Ranitidin hydrochlorid - léčba žaludečních vředů (polymorf I, polymorf II) polymorf I polymorf II

Polymorfismus ranitidinu hydrochloridu Originál od firmy GlaxoSmithKline Generika ranitidinu vyrábí 43 firema je registrováno 70 generických názvů Ramanova spektra polymorfů I a II

Polymorfismus ranitidinu hydrochloridu Polymorf I Polymorf II RTG difraktogram polymorf I RTG difraktogram polymorf II

Polymorfismus ritonaviru Ritonavir inhibitor HIV proteasy Ritonavir tvoří dva konformační polymorfy (forma II je stálejší a daleko pomaleji rozpustná než forma I)

Polymorfismus námelových alkaloidů trans-d-tergurid (5R,8S,10R) Forma A: tergurid. 2/3 H 2 O 1 F: tergurid. 2/3 H 2 O B: tergurid. H 2 O 2 E: tergurid. EtOH C: tergurid 1 (Schering,Teluron ) M: tergurid. MeOH 3 D: tergurid. H 2 O tergurid hydrogenmaleát monohydrát 4 (Zentiva, Mysalfon ) (5R,8S,10S)cis-tergurid 2-brombenzoát 5 1. Hušák M., Kratochvíl B., Císařová I., Cvak L., Jegorov A., Böhm: Coll. Czech. Chem.Commun. 67, 479 (2002). 2. Kratochvíl B., Ondráček J., Novotný J., Hušák M., Jegorov A., Stuchlík J.: Z.Kristallogr. 206, 77 (1993). 3. Kratochvíl B., Novotný J., Hušák M., Had J., Stuchlík J., Jegorov A.: Coll.Czech.Chem.Commun. 59, 149 (1994). 4. Hušák M., Kratochvíl B., Sedmera P., Stuchlík J., Jegorov A.: Coll.Czech.Chem.Commun. 58, 2944 (1993). 5. Hušák M., Kratochvíl B., Sedmera P., Havlíček V., Votavová H., Cvak L., Bulej P., Jegorov A.:Coll. Czech. Chem.Commun. 63, 425 (1998).

Pakovací polymorfismus námelového alkaloidu terguridu (parametry u formy F nejsou známy, tato fáze byla pouze identifikována z RTG difraktogramu) forma A: tegurid. 2/3H 2 O; forma B: tergurid. H 2 O; forma C A : tergurid nesolvatovaný a, Å 7,9340(2) 38,262(4) 8,1640(3) b, Å 12,8148(3) 7,834(3) 23,3159(6) c, Å 56,467(1) 13,497(2) 19,9975(8), o 90 90 90, o 90 101,69(2) 95,870(2), o 90 90 90 P.grupa P 2 1 2 1 2 1 C 2 P 2 1 forma D: tegurid.h 2 O; forma E: tegurid. EtOH; forma F: tegurid. 2/3H 2 O; forma M: tegurid. MeOH 10,637(1) 13,147(6)? 10,438(1) 13,529(2) 10,442(6)? 13,200(4) 14,103(3) 16.19(16)? 15,495(5) 90 90? 90 90 90? 90 90 90? 90 orthorombická orthorombická? P 2 1 2 1 2 1

Molekulární pakování krystalových forem trans-d-terguridu Tergurid (forma C) Tergurid. 2/3 H 2 O (forma A) Tergurid. H 2 O (forma B) Tergurid. MeOH (forma M) Celkem 12 symetricky nezávislých terguridových molekul

Flexibilita/rigidita trans-d-terguridové molekuly forma C: molekula 1 (světle červená) C: molekula 2 v1 a (tmavě zelená) C: molekula 2 v2 a (tmavě fialová) C: molekula 3 (světle modrá) C: molekula 4 (šedivá) A: molekula 1 (tmavě žlutá) A: molekula 2 (modrozelená) A: molekula 3 (světle fialová) B: molekula 1 (světle žlutá) B: molekula 2 (tmavě modrá) M: molekula v1 a (tmavě červená) M: molekula v2 a (světle zelená) a v1, v2 jsou neuspořádané ( disordrované ) formy Překryv 12 molekul Močovinový boční řetezec je flexibilní, ergolinový skelet je rigidní! Experimentální RTG data jsou v souhlase s ab-initio výpočtem

Polymorfní transformace v systému trans-d-terguridu E: tergurid. EtOH A: tergurid. 2/3 H 2 O M: tergurid. MeOH T> 40 o C suspenze ve vodě 1 hodina na vzduchu nebo 3 dny při 75% RH B: tergurid. H 2 O 6 hod, 70 o C suspenze ve vodě několik měsíců při 75% RH suspenze ve vodě C: tergurid D: tergurid. H 2 O F: tergurid. 2/3 H 2 O Stabilní fází v systému je monohydrát. Obecně ale neplatí, že solváty jsou stabilnější než ansolváty!!!

Polymorfismus atorvastatinu vápenatého (v příbalovém letáku se uvádí: sůl, hydrát; neuvádí se polymorf, amorfát) Do 12/2010 asi patentováno 70 krystalických forem + 30 patentů na amorfní formu Stabilní forma: atorvastatin vápenatý. 3H2O (forma I) Sortis (Pfizer), originál expirace 36 měsíců (forma I) Torvacard (Zentiva) expirace 18 měsíců (amorfát) Atorvastatin Actavis (Actavis) Atorvastatin Phab (Lek) Atorvastatin AV MED (Krka) Atorvastatin-Krka (Krka) Atorvastatin-Ratiopharm (Hoechst-Biotika) Atoris (Krka) Tulip (Lek) Triglyx (Teva) Hájková M., Kratochvíl B., Rádl S: Chem. Listy 102, 3 (2008). expirace 36 měsíců expirace 24 měsíců expirace 18 měsíců expirace 24 měsíců expirace 24 měsíců expirace 18, 24 měsíců expirace 24 měsíců expirace 24 měsíců

Příklady polymorfních systémů teoreticky zajímavé a prakticky důležité dimorfní kyselina acetylsalycilová Forma I Forma II Wishweshwar P. et al.:jacs 127, 16802 (2005).

Prakticky důležité a teoreticky zajímavé polymorfní systémy Teoreticky zajímavé O HO O O Nízkoteplotní polymorfy simvastatinu: O H 261 K 223 K Room Temp. fáze nízkoteplotní fáze I nízkoteplotní fáze II P 2 1 2 1 2 1 P 2 1 2 1 2 1 P 2 1 Hušák M., Kratochvíl B., Jegorov A.: Acta Crystallogr. A64, C211 (2008).

Příklady polymorfních přechodů Prakticky důležité Monotropní ( solvent mediated ) přechod mezi dvěma fázemi nicergolinu (směsný pakovací a konformační polymorfismus): polymorf I, krystaluje z polárních rozpouštědel (methanol, ethanol) polymorf II, krystaluje z nepolárních rozpouštědel (toluen) Překryv tří krystalograficky nezávislých molekul nicergolinu (červená polymorf I, molekula 1, žlutá polymorf I, molekula 2, zelená polymorf II)

Námelový alkaloid nicergolin Léková forma: Sermion (Pfizer) Nicergolin - léčba příznaků mozkové ischémie Nicergolin je dimorfní

Polymorfismus nicergolinu prakticky důležité (terapeuticky využívána forma I, forma II nečistota) Struktura formy I, krystaluje z polárních rozpouštědel (ethanol, methanol) Struktura formy II, krystaluje z nepolárních rozpouštědel (toluen) Stanovení forem I a II ve směsi metodou RTG práškové analýzy

Flexibilita/rigidita nicergolinové molekuly Překryv tří krystalograficky nezávislých molekul nicergolinu (červená polymorf I molekula 1, žlutá polymorf I molekula 2, zelená polymorf II)

Nepeptidické námelové alkaloidy cabergolin Lékové formy: Dostinex (Pharmitalia), Cabaser (Pharmacia & Upjohn) léčba poruch menstruačního cyklu a infertility způsobené zvýšenou hladinou prolaktinu

Polymorfní systém cabergolinu prakticky důležité I (ansolvát, P21), II (ansolvát, P212121), VII (ansolvát, P21), VIII (tert-butylmethylether solvát 1:1), IX (toluen solvát 1:1), XV (cyklohexan solvát 1:1), XVI (p-xylen solvát 1:1), XVII (1,2,4-trimethyl benzen solvát 1:1) VII (ansolvát, P21), linkování N1-H O24i I (ansolvát, P21) linkování N1-H N6i IX (toluen solvát 1:1, P212121) analogické formě II, linkování N1-H N6i

Překryv molekul cabergolinu ve formách I (zelená), II (černá) a VII (červená a modro-žlutě neuspořádaná ( disorderovaná )) Hodnoty torzního úhlu C7-C8-C20-N22 (I: 174 o, II: 151 o, VII: 63 o a 88 o )

Intensity / cps Teoretické práškové difrakční záznamy 6000 5000 4000 Cyklohexan solvát 3000 Toluen solvát 2000 TBE solvát 1000 forma II 0 10 15 20 25 30 35 2θ / forma I

Kombinace polymorfního složení Prakticky důležité Dostinex, Pfizer (příbalová informace, PIL neuvádí polymorfy): Léčivou látkou je cabergolinum 0,5 mg v jedné tabletě. Pomocnými látkami jsou laktosa (plnivo, pojivo) a leucin (ochucovadlo) Cabergolin 3 polymorfy (I, II, VII) Lék pro regulaci tvorby mléka u žen Laktosa 2 polymorfy (, ) Pro polymorfní složení Dostinexu připadá v úvahu 6 kombinací

Cabergolin efekt solventu na distorzi kruhů C a D (vzdálenost atomu od roviny) 1 C 4 D: nejlepší rovina proložená atomy N6, C10, C9, C7 E 3 C: nejlepší rovina proložená atomy C3, C4, C5, C10, C11 Vzdálenost, Å: rovina v kruhu C C10: XVII (-0,094) > XVI (-0,108) > IX (-0,179) > > VIII (-0,192) > XV (-0,195) Vzdálenost, Å: rovina v kruhu D C8: XVII (-0,686) > XVI (-0,700) >IX (-0,711) > > VIII (-0,716) > XV (-0,737) Nalezení cabergolinového solvátu jehož desolvatací vzniká forma I

Čistý pakovací polymorfismus sulfathiazolu Prakticky důležité

Polymorfismus cyklosporinů CsA = cyclo(-mebmt 1 -Abu 2 -Sar 3 -MeLeu 4 -Val 5 -MeLeu 6 -Ala 7 -D-Ala 8 -MeLeu 9 - MeLeu 10 -MeVal 11 -) cyklický undekapetid Přírodní cyklosporiny, kromě Cs A, formulované jako jeho substituční deriváty

Polymorfismus cyklosporinu A chemický a molekulární skelet CsA

Působení komplexu droga/receptor Receptor: Cyklofilin A Princip zámku a klíče droga receptor Cyklosporin A Mechanismus účinku: konformační změna vyvolá biochemickou reakci: komplex cyklosporin A / cyklofilin A blokuje produkci interleukinu-2,který je růstovým faktorem T-lymfocytů. T-lymfocyty (bílé krvinky) jsou odpovědné za imunitu organismu.

Imunosupresivum cyklosporin A (Cs A) Cyklosporin A v krystalickém dihydrátu a konformace jeho molekuly Lékové formy

Identifikace krystalické fáze v tobolce CsA Dimethylisorbid (DMI) uvažovaná komponenta do mikroemulze Nežádoucí krystalická fáze v tobolce Krystalický Cs A. DMI solvát Změna konformace molekuly CsA.DMI proti CsA.2H 2 O

Analýza kavit - screening solvátů cyklosporinů Struktura Cs A di-n-butylether solvátu Kavita je obklopena 6 molekulami Cs A Rozložení kavit v krystalové struktuře Vyplnění kavity molekulou di-n-butyletheru

Polymorfismus Cs A CsA monohydrát, prostorová grupa P 2 1 2 1 2 1 CsA dihydrát P 4 1 CsA monohydrát bis(aceton) solvát P 4 1 CsA dimethylisosorbid P 2 1 CsA di-n-butylether solvát P 2 1 CsA tetrahydrofuran solvát P 2 1 CsA ( )-n-butyl-laktát P 2 1 cyklosporinové klatráty cyklosporinové klatráty Dva konformační typy skeletu Cs A

Polymorfismus Cs A Cs A. 2H2O Cs A. dimethylisosorbid Konformace Cs A v krystalickém dihydrátu (vlevo) a v krystalickém dimethylisosorbidu (vpravo)

Polymorfismus Cs E Me Skelet Cs E Srovnání skeletů Cs A a Cs E CsE monohydrát bis(2-butanol) solvát PG P 2 1 CsE monohydrát aceton solvát P 2 1 cyklosporinové klatráty CsE ( )-n-butyl-laktát P 2 1 Imunosupresivita Cs E je ve srovnání s Cs A asi 20%

Přístup k polymorfismu cyklosporinů molekuly solventu obsazují cyklosporinové kavity Kavita ve struktuře Cs E monohydrátu aceton solvátu

Vznik kavit stanovení pozice malého solventu vedle velké organické molekuly na mapě elektronové hustoty (např. Cs A má 85 non-h atomů; di-n-butylether 9 non-h atomů) Cs A di-n-butylether solvát, hydrofóbní povrch CsA Kavita ve struktuře Cs A di-n-butylether solvátu je obklopena 6 molekulami Cs A

Lokalizace solventu v kavitě výpočet diferenční mapy elektronové hustoty pouze pro předpokládanou oblast lokalizace solventu (kavitu) Lokalizace di-n-butyletheru v kavitě, P 21/c (jasný případ)

Lokalizace solventu v kavitě Lokalizace dimethylisosorbidu v kavitě, P 21/c (zapeklitější případ)

Velikost kavity a její tvar je výsledkem experimentálního stanovení rozložení elektronové hustoty a nikoliv modelování Řez kavitou v Cs A di-n-butylether solvátu tvořenou VdW sférami atomů Cs A, intenzita modré barvy značí stupeň hydrofobicity

Rozložení kavit v krystalové struktuře a vyplňování kavit molekulami solventů Rozložení kavit ve struktuře CsA di-n-butylether solvátu prostorová grupa P 2 1, Z=2 Skutečný počet non H-atomů solventu v kavitě: 9 atomů Teoretická kapacita kavity (pro pakovací koeficient 19,4 pro CSD): 17 atomů Teoretická kapacita kavity (pro pakovací koeficient 21,15 pro Cs): 9 atomů

Cyklosporinové klatráty vyplňování kavit molekulami solventů CsA.H2O CsA.2H2O CsA. H2O CsA. dime CsA.di-n Bu CsA. di-n Bu CsA.butyl bis(aceton) isosorbid ether(150k) ether(293k) laktát Buňka V (Å 3 ) 7216 7896 7751 4121 3961 4144 3987 Všech non-h atomů v buňce 341 373 366 194 187 196 188 Atomů solventu v kavitách buňky (341-4*85) = 1 (373-4*85) = 33 (366-4*85) = 26 (194-2*85) = 24 (187-2*85) = 17 (196-2*85) = 26 (188-2*85) = 18 Atomů v kavitě teor. pro 21.15 Atomů v kavitě teor. pro 19.4 Realita atomů solventu 1/4 33/4 = 8 32/4 = 8 67/4 = 17 26/4 = 7 60/4 = 15 24/2 = 12 42/2 = 21 17/2 = 9 34/2 = 17 26/2 = 13 43/2 = 21 18/2 = 9 35/2 = 17 1 2 9 12 9 9 10 Průměrný pakovaci koeficient pro cyklosporiny (21.0+20.6+21.2+21.1+22.0+21.0)/6=21.15

Závěr Polymorfní systémy jsou z hlediska farmaceutického vývoje buď prakticky důležité nebo teoreticky zajímavé Pro rozlišení polymorfů od jedné chemické entity může být užita celá plejáda analytických technik pro identifikaci a stanovení polymorfů vedle sebe Obejití problému polymorfismu spočívá ve výběru jiné pevné fyzikální nebo chemické formy aktivní molekuly Je třeba rozlišovat čistý polymorfismus a všechny pevné formy aktivní molekuly