Результат интеллектуальной деятельности: 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

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.