JP2008511729A - 高純度高分子量メトキシポリエチレングリコール（ｍｐｅｇ） - Google Patents

Abstract

本発明は、新規な、高分子量で且つ高純度のｍＰＥＧアルコール組成物を並びに、重合が完了した後、そのｍＰＥＧアルコールからＰＥＧジオールを除去することにより前記組成物を得る方法に関する。

Description

本発明は、新規な、高分子量で且つ高純度のｍＰＥＧアルコール組成物並びにそのｍＰＥＧアルコールからＰＥＧジオールを除去することにより前記組成物を得る方法に関する。

生体作用性分子（bioactive molecules）の治療学的効力は、それらをポリ（エチレングリコール）（ＰＥＧ）と共役させることにより改善することができる。ＰＥＧは、一方の末端ヒドロキシル基をメチル基で封止し、他方のヒドロキシル基は共役のため活性化されている、線状のポリ（エチレングリコール）であることがしばしばである。活性化されたｍＰＥＧはｍＰＥＧアルコールから製造されるが、そのｍＰＥＧアルコールはまた、典型的には、エチレンオキシドのメタノール又はその等価物とのアニオン重合を開始させることにより製造される。もし重合反応中にいくらかの水が存在すれば、両末端に水酸基を有する線状ＰＥＧが生成する。ＰＥＧジオールは、ｍＰＥＧアルコールと同じ活性及び共役化学（conjugation chemistry）を受けるので、ｍＰＥＧアルコール中にそれが存在することは望ましくない。

ＰＥＧジオールの量は、重合反応器中の水の量を減らすことによって減少させることができる。特許文献１は、非常に乾燥した条件下でのＥＯの重合による２０，８６１までの分子量を有するｍＰＥＧアルコールの製造を開示する。これらの非常に低い水レベルを得ることには、多大な努力が必要である。

別法として、ＰＥＧジオールは、その不活性なジメチルエーテルに転化させることができる。このことは、ＥＯとベンジルアルコールとの重合を開始させ、全てのヒドロキシル基（ベンジルＰＥＧ及びＰＥＧジオールの両方）を過メチル化し、次いでｍＰＥＧアルコール及びジメチルＰＥＧを与えるためベンジル基を取り除くことにより実施される（特許文献２）。ＰＥＧジオールの過メチル化には、２つの付加的な化学的段階が必要であり、所望のｍＰＥＧアルコールの濃度はジメチルＰＥＧの存在により減少する。

上記の方法に加えて、過剰のジオールを除去する様々な精製技法が文献に記載されている。Ｓｎｏｗ（１９９４年のＳｎｏｗの特許文献３）は、全てのヒドロキシル基をジメトキシトリチルエーテルに転換させ、逆相クロマトグラフィーによりメチルトリチルＰＥＧからジトリチルＰＥＧを分離し、次いでメチルトリチルＰＥＧからトリチル基を取り除いてｍＰＥＧを提供した。Ｌａｐｉｅｎｉｓ（Ｌａｐｉｅｎｉｓ及びＰｅｎｃｚｅｋの非特許文献１）は、限外濾過を用いて２ＫのｍＰＥＧを精製したが、分析では、ＰＥＧはほとんど除去されずにあることが示された。Ｋａｚａｎｓｋｉｉ（Ｋａｚａｎｓｋｉｉらの非特許文献２）もまた限外濾過を用いて不純物を除去した。Ｋｏｋｕｆｕｔａ（Ｋｏｋｕｆｕｔａらの非特許文献３）には、ポリアクリル酸（ＰＡＡ）と錯体を形成することによりＰＥＧの分子量分布を狭くすることが記載されている。

米国特許第６，４５５，６３９号明細書 米国特許第６，４４８，３６９号明細書 米国特許第５，２９８，４１０号明細書 "Ｊ．Ｂｉｏａｃｔｉｖｅ Ｃｏｍｐａｔｉｂｌｅ Ｐｏｌｙｍｅｒｓ"、１６巻、２０６（２００１年） "Ｐｏｌｙｍｅｒ Ｓｃｉｅｎｃｅ Ｓｅｒ．Ａ"、４２巻、５８５（２０００年） "Ｐｏｌｙｍｅｒ"、２４巻、１０３１（１９８３年）

上記で引用した先行技術の精製は全て、分子量５キロドルトン又はそれ以下のｍＰＥＧアルコールを用いている。ＰＥＧに付着した生体作用性分子の寿命はＰＥＧの分子量と共に増大する。従って、分子量が少なくとも１０キロドルトンの活性化ｍＰＥＧアルコールを用いることが望ましい。

本発明は、新規な、高分子量で且つ高純度のｍＰＥＧアルコール組成物並びに分離技法を用いてそのｍＰＥＧアルコールからＰＥＧジオールを取り除くことにより前記組成物を得る方法に関する。

本発明は、化学純度が少なくとも９５重量％のモノメトキシポリ（エチレングリコール）であって、１．１より小さい多分散値（polydispersity value）を有し、且つ１０，０００ドルトン〜約６０，０００ドルトンの限定された分子量（defined molecular might）を有するモノメトキシポリ（エチレングリコール）を含む。好ましくは、本発明のモノメトキシポリ（エチレングリコール）は１．０５より小さい多分散値を有している。本発明は、更に、化学純度が少なくとも９５重量％のモノメトキシポリ（エチレングリコール）組成物であって、１．１より小さい多分散値を有し、且つ１０，０００ドルトンから約６０，０００ドルトンまでの限定された分子量を有するモノメトキシポリ（エチレングリコール）を得る方法を含むものである。本方法は、ポリ（エチレングリコール）（以下「ＰＥＧジオール」）と低分子量の有機及び無機分子とを含んだ、１種又はそれ以上の不純物を有するモノメトキシポリ（エチレングリコール）として特徴付けられる、純粋でないモノメトキシポリ（エチレングリコール）を供給する第一の工程を含む。純粋でないモノメトキシポリ（エチレングリコール）は、“Ｐｏｌｙ（Ｅｔｈｙｌｅｎｅ Ｏｘｉｄｅ）”（Ｆ．Ｅ．Ｂａｉｌｅｙ，Ｊｒ．及びＪ．Ｖ．Ｋｏｌｅｓｋｅ著，Ａｃａｄｅｍｉｃ Ｐｒｅｓｓ刊，Ｎｅｗ Ｙｏｒｋ，１９７６年）に記載されたような、周知の重合技法に従って得ることができる。

純粋でないモノメトキシポリ（エチレングリコール）は、１種又はそれ以上の分離技法、例えば、それらに限定するものではないが、ポリマー吸着／脱着、限外濾過、クロマトグラフィー、沈殿又は、上記の１種又はそれ以上の組合せなどにより、直接精製される。分離されたＰＥＧジオール及び低分子量の有機又は無機分子は、次いで精製されるモノメトキシポリ（エチレングリコール）から除去する。ＰＥＧジオールは、得られる精製モノメトキシポリ（エチレングリコール）より、分子量が高いか又は低いかのいずれであってもよい。

本発明の１つの態様において、分離技法はポリマー吸着／脱着を含むものである。ポリマー吸着／脱着は、好ましくは、純粋でないｍＰＥＧアルコールを、プロトン性溶媒の存在下に、ｍＰＥＧアルコール及び／又はＰＥＧジオールのエーテル酸素原子と水素結合することのできる繰り返し側鎖官能基を含むポリマーで処理することを含む。好ましくは、その繰り返し側鎖官能基は、ＣＯ₂Ｈ、ＳＯ₃Ｈ、ＰＯ₃Ｈ₂、ＮＨ、ＮＨ₂、ＯＨ及びＳＨよりなる群から選ばれる。好ましくは、前記ポリマーは多酸である。より好ましくは、前記ポリマーはポリカルボン酸である。最も好ましくは、前記ポリマーは架橋ポリカルボン酸樹脂である。好ましくは、前記プロトン性溶媒は、水、Ｃ₁〜Ｃ₃アルコール又はそれらの混合物を含む群から選ばれる。より好ましくは、プロトン性溶媒は水である。

本発明の第二の態様において、前記分離技法には限外濾過が含まれる。限外濾過には、純粋でないｍＰＥＧアルコール溶液を適宜の孔径の膜（メンブレン）と接触させ、低分子量物質をその膜を通過させて除去することが含まれる。

クロマトグラフィーの分離技法には、活性な担体が充填されたカラムの一方の端にポリマーを置き、適宜の溶媒をそのカラムを通して流して、そのカラムの他方の端で留分を採集することが含まれる。純粋でないアルコールの種々の成分はカラム上で分離され、別々の留分として採集する。

ｍＰＥＧポリマーのＰＥＧジオール含分についての分析は、臨界条件ＨＰＬＣ分析［Ｇｏｒｓｈｋｏｖ；“Ｊ．Ｃｈｒｏｍ．”、５２３巻、９１（１９９０年）；Ｋａｚａｎｓｋｉｉらの前記非特許文献２；Ｌａｐｉｅｎｉｓ及びＰｅｎｃｚｅｋの前記非特許文献１］により測定される。臨界条件クロマトグラフィーは、そのポリマーの保持時間が分子量にはよらず、ポリマー末端基の機能のみにあるので、この応用におけるＰＥＧジオールからｍＰＥＧの分析的分離に有用である。殊にこの場合、ｍＰＥＧ及びＰＥＧジオールポリマーは、３，５−ジニトロベンゾイルクロリドで誘導体化され、逆相分析カラム上の臨界点でＵＶ検出器により分離される。

沈殿の分離技法には、混和性非溶媒の添加による、制御された冷却による、又は溶媒の制御された蒸発による、ポリマーの溶液からの逐次沈降による分離が含まれる。より高い分子量を持ったポリマーの分子が最初に沈降する。

本発明の好ましい態様において、本発明の方法には、更に、噴霧乾燥、非溶媒の添加、良溶媒への抽出に続く非溶媒の添加、及び減圧下での溶媒の蒸発よりなる群から選ばれる単離技法により、純粋なモノメトキシポリ（エチレングリコール）組成物を水溶液から単離する工程が含まれる。より好ましい単離技法には噴霧乾燥が含まれる。噴霧乾燥の工程には、小室へポリマー溶液を噴霧して小滴を生成させ、その溶媒は熱気流中で蒸発して乾燥粉末を与えることが含まれる。

実施例１−限外濾過
３０Ｋ ｍＰＥＧからの低分子量ポリマーの除去
粗ｍＰＥＧ（Ｍｐ３１，４９１、ジオール５．０モル％）３．８ｋｇの試料を、ＤＩ水約７５ｋｇに溶解し、限外濾過供給槽に充填した。Ｏｓｍｏｎｉｃｓ ２．５m² １０K ＭＷＣＯメンブレン（モデル番号ＰＷ２５４０Ｆ１０８０）を配置した。再循環ポンプを２８％出力で稼動開始した。残留液（retentate）及び透過液（permeate）の背圧バルブは、膜差圧（transmembrane pressure）３０ｐｓｉで残留流量１５Ｌ／分（lpm）に達するように調節した。タンクの容積は、最初約４０リットルに濃縮し、その時点で、槽の容積を一定に保つためＤＩ水を連続的に加えた。合計３０３ｋｇの透過液が平均流量０．４Ｌ／分で収集した。複合体試料（composite sample）のＧＰＣ分析は、その透過液がｍＰＥＧを０．７ｋｇ含んでいることを示した。その透過液のＧＰＣ特性図は、より低い分子量の物質に顕著に傾いていた。供給槽中の透過残留液は更に約３３Ｌに濃縮し、０．２μｍポリエチレン艶出フィルター（polish filter）を通して排出した。最終的な透過残留液試料３２．９ｇには、ＧＰＣによりｍＰＥＧ７．６％（ｍＰＥＧ２．５ｋｇ）が含まれていた。ＤＩ水を供給槽に充填して、メンブレンと配管を濯ぐため約１５分間再循環した。ＧＰＣ分析は、濯ぎ試料（rinse sample）３６．３ｋｇにｍＰＥＧが更に０．６ｋｇ含まれていたことを示した。最終的な透過残留液試料中のｍＰＥＧは噴霧乾燥を用いて単離した。最終的な単離製品中のジオール濃度は２．７モル％であった。

実施例２−ポリアクリル酸（ＰＡＡ）
周囲温度での２０Ｋ ｍＰＥＧからの高分子量成分の除去
２０ｋＤＡの粗ｍＰＥＧをＤＩ水中に溶解し、ｍＰＥＧの１．４９重量％の溶液を作製した。この溶液３１７．３ｇを、機械攪拌機を取り付けた１Ｌエルレンマイヤーフラスコに添加した。攪拌しながら、“Ｄｏｗｅｘ ＭＡＣ−３ ＰＡＡ”イオン交換樹脂（水４８重量％含有）合計２１ｇを加えた。反応は２５℃で４２時間攪拌した。樹脂を濾過した。対応する濾液のＧＰＣ分析は、高分子量成分が８．６面積％から０．３面積％に減少したことを示した。

高い温度での２０Ｋ ｍＰＥＧからの高分子量成分の除去
粗２０キロドルトン（ｋＤＡ）ｍＰＥＧを脱イオン水中に溶解し、ｍＰＥＧの１．１９重量％の溶液を作製した。この溶液５７１．２ｇを、水再循環浴、機械攪拌機、冷却管、Ｎ₂パージを取り付けた１Ｌエレンマイヤーフラスコに添加した。攪拌しながら、“Ｄｏｗｅｘ ＭＡＣ−３ ＰＡＡ”イオン交換樹脂（約５０重量％までの水含有）及びヒドロキノン０．０８３ｇを加えた。反応は６３℃で４．３時間攪拌した。前記樹脂を濾過した。対応する濾液のＧＰＣ分析は、高分子量成分が９．２面積％から０．６面積％に減少したことを示した。

２０Ｋ ｍＰＥＧからの高分子量成分及び低分子量成分の除去
０．７２５％水性ｍＰＥＧ８０１７．１ｇを、機械攪拌機、冷却管、温度制御装置及びＮ₂パージを取り付けた１２Ｌ丸底フラスコに添加した。攪拌しながら、Ｄｏｗｅｘ ＭＡＣ−３ ＰＡＡ（約５０重量％の水含有）合計９３ｇ及びヒドロキノン１．４ｇを加えた。反応は５６℃で３９時間攪拌した。高分子量ＰＥＧ成分を含有する樹脂を濾過により分離し、廃棄した。ｍＰＥＧ３１ｇを含む濾液７９００ｇを収集して、ＧＰＣ分析は、高分子量成分が４．６面積％から０．２面積％に減少したことを示した。

濾液は、新しいＰＡＡ９１ｇ（７５％より多くのｍＰＥＧと錯体を生成するのに十分な量）と共に反応器に戻した。反応混合物は６１℃で３２時間攪拌した。ｍＰＥＧを含んだＰＡＡ樹脂は濾過により収集し、その濾液（７８７２ｇ）は廃棄された。ＰＡＡ樹脂の湿潤ケーキ（ｍＰＥＧを含む）１１５ｇは脱イオン水で洗浄し、３０％水性テトラヒドロフラン（ＴＨＦ）２３７ｇと共に反応器に戻した。混合物は２５℃で２０時間攪拌した。そこからｍＰＥＧが取り出されたＰＡＡ樹脂を、濾過によりｍＰＥＧ溶液から分離して廃棄した。濾液のＧＰＣ分析は、低分子量成分が４．０％から０．７％に減少したことを示した。その濾液からＴＨＦを除去し、ｍＰＥＧ１４．８ｇを濾液をクロロホルムで抽出することにより単離した。

実施例３−噴霧乾燥
Ｂｕｃｈｉ Ｂ−１９１小型噴霧乾燥機を、次の操作パラメータに設定した窒素ガス流は７００Ｌ／時、入口温度は９５℃、真空吸引器は最大速度の５０％であり、ＤＩ水は最大流速の１５％で供給した。このシステムは３０分間平衡状態に置いた後に出口温度は３６℃であった。ｍＰＥＧ３．０重量％（２８．５ｇ）を含む水溶液９５１ｇを、最大流速の１５％で充填した。３時間１０分の添加時間経過後、入口温度は９７℃に、次いで９９℃に調節した。出口温度は３６〜３８℃の範囲であった。合計９．５ｇのｍＰＥＧをサイクロンから綿毛状白色粉末として収集した。ｍＰＥＧは、カール・フィッシャー滴定により、水０．３１重量％を含んでいた。

実施例４−ＰＡＡ、限外濾過及び噴霧乾燥
ｍＰＥＧの試料（Ｍｐ２８１６４、ＰＥＧジオール３．６モル％）を、上記のようにＰＡＡで処理して、ポリマー９２．７ｇを含む水溶液１５．２ｋｇを用意した。この溶液は、上記のように、Ｏｓｍｏｎｉｃｓ １０Ｋ ＭＷＣＯポリエーテルスルホンメンブレンを用いて限外濾過にかけ、ポリマー６７．７ｇを含む水溶液３．２ｋｇを得た。この水溶液の一部を、上記のように、噴霧乾燥して、ＰＥＧジオール１．３モル％を含むｍＰＥＧポリマー（Ｍｐ２９１７８）９．１ｇを得た。

Claims (17)

1. １．１より小さい多分散値を有し、且つ１０，０００ドルトン〜６０，０００ドルトンの限定された分子量を有する、化学純度が少なくとも９５重量％のモノメトキシポリ（エチレングリコール）。
2. 多分散値が１．０５より小さい請求項１に記載のモノメトキシポリ（エチレングリコール）。
3. （ａ）純粋でないモノメトキシポリ（エチレングリコール）を供給し；
   （ｂ）前記純粋でないモノメトキシポリ（エチレングリコール）を、これらに限定されるものではないが、ポリマー吸着／脱着、限外濾過、クロマトグラフィー、沈殿及びこれらの組み合わせなどの分離技法により精製する；
   工程を含んでなる、１．１より小さい多分散値を有し、且つ１０，０００ドルトン〜６０，０００ドルトンの限定された分子量を有する、化学純度が少なくとも９５重量％のモノメトキシポリ（エチレングリコール）組成物を得る方法。
4. 精製工程が、純粋でないモノメトキシポリ（エチレングリコール）からＰＥＧジオールを分離することを含み、その分離されるＰＥＧジオールの分子量が、それによって得られる精製モノメトキシポリ（エチレングリコール）の分子量とは異なるものである請求項３に記載の方法。
5. 分離技法がポリマー吸着／脱着を含み、且つそのポリマーが、プロトン性溶媒の存在下に、モノメトキシポリ（エチレングリコール）及びＰＥＧジオールのエーテル酸素原子と水素結合することのできる繰り返し側鎖官能基を含むものである請求項４に記載の方法。
6. ポリマー中の繰り返し側鎖官能基がＣＯ₂Ｈ、ＳＯ₃Ｈ、ＰＯ₃Ｈ₂、ＮＨ、ＮＨ₂、ＯＨ又はＳＨよりなる群から選ばれる請求項５に記載の方法。
7. ポリマーが多酸である請求項５に記載の方法。
8. ポリマーがポリ（カルボン酸）である請求項７に記載の方法。
9. ポリマーが架橋ポリ（カルボン酸）樹脂である請求項８に記載の方法。
10. プロトン性溶媒が水、Ｃ₁〜Ｃ₃アルコール及びそれらの混合物を含む群から選ばれる請求項５に記載の方法。
11. プロトン性溶媒が水である請求項１０に記載の方法。
12. 限外濾過の技法が、純粋でないモノメトキシポリ（エチレングリコール）溶液を適宜の孔径の膜と接触させて低分子量物質をその膜を通過させて除去することを含む請求項３に記載の方法。
13. 所望のモノメトキシポリ（エチレングリコール）組成物を水溶液から単離する工程を更に含む請求項３に記載の方法。
14. 単離が噴霧乾燥により達成される請求項１３に記載の方法。
15. モノメトキシポリ（エチレングリコール）中のポリエチレングリコールを測定するための、臨界条件下で試料を液体クロマトグラフィーによりクロマログラフ分析する改良された化学分析方法において、改良点が、ポリエチレングリコール及びモノメトキシポリ（エチレングリコール）を誘導体化剤と反応させて、誘導体化ポリ（エチレングリコール）及び誘導体化モノメトキシポリ（エチレングリコール）を精製させ、次いで臨界条件下で液体クロマトグラフィーにかけることを含んでなる方法。
16. 誘導体化剤がベンゾイルクロリドである請求項１５に記載の方法。
17. ベンゾイルクロリドがジニトロベンゾイルクロリドである請求項１６に記載の方法。