JP2014529626A - １α−ヒドロキシ−２０−メチレン−１９，２４，２５，２６，２７−ペンタノルビタミンＤ３の結晶化 - Google Patents

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Abstract

1α-ヒドロキシ-20-メチル-2-メチレン-19,24,25,26,27-ペンタノルビタミンD3を精製して、結晶型の1α-ヒドロキシ-20-メチル-2-メチレン-19,24,25,26,27-ペンタノルビタミンD3を得る方法。前記方法は、ギ酸エチルまたはギ酸エチルとヘキサンとの混合物のいずれかの溶媒を調製する段階、精製される1α-ヒドロキシ-20-メチル-2-メチレン-19,24,25,26,27-ペンタノルビタミンD3を含有する生成物を該溶媒に溶解させる段階、該溶媒および溶解させた生成物を、1α-ヒドロキシ-20-メチル-2-メチレン-19,24,25,26,27-ペンタノルビタミンD3結晶の沈殿物を形成するのに十分な時間、周囲温度未満に冷却する段階、ならびに1α-ヒドロキシ-20-メチル-2-メチレン-19,24,25,26,27-ペンタノルビタミンD3結晶を回収する段階を含む。

Description

本発明は、有機化合物の精製、特に1α-ヒドロキシ-20-メチル-2-メチレン-19,24,25,26,27-ペンタノルビタミンD3(本明細書において「20DCM」と呼ぶ)を結晶型で調製することによる、その精製に関する。
有機化合物、特に薬学的使用に指定されたものの精製は、そのような化合物を合成する化学者にとって非常に重要である。化合物の調製は、通常、多くの合成段階を必要とし、したがって、最終生成物には、手順の最後の合成段階に由来する副生成物だけでなく、前の段階で生じた化合物も混入している可能性がある。クロマトグラフィ精製は、非常に効率的であるが比較的時間のかかるプロセスであり、そのような精製でさえ、通常、薬物として使用するのに十分には純粋な化合物を提供しない。
1α-ヒドロキシビタミンD化合物を合成するために用いた方法に応じて、最終生成物は、様々な少量の望ましくない化合物を伴い得る。したがって、例えば、ビタミンDの5,6-トランス幾何異性体の直接C-1ヒドロキシル化、それに続くSeO2/NMO酸化および光化学照射[Andrewsら,J. Org. Chem. 51, 1635 (1986)；Calverleyら,Tetrahedron 43, 4609 (1987)；Choudryら,J. Org. Chem. 58, 1496 (1993)を参照されたい]が実施される場合、最終の1α-ヒドロキシビタミンD生成物には、1β-ヒドロキシ-ならびに5,6-トランス異性体が混入し得る。前記方法が、プレビタミンD化合物の4-フェニル-1,2,4-トリアゾリン-3,5-ジオン付加物のC-1アリル酸化、それに続く塩基性条件下での修飾付加物の逆環化[Nevinckxら,Tetrahedron 47, 9419 (1991)；Vanmaeleら,Tetrahedron 41, 141 (1985)および40, 1179 (1994)；Vanmaeleら,Tetrahedron Lett. 23. 995 (1982)]からなる場合、所望の1α-ヒドロキシビタミンにはプレビタミン5(10)、6,8-トリエン、および1β-ヒドロキシ異性体が混入し得ることが予想できる。非常に広範囲で多用途の最も有用なC-1ヒドロキシル化法の1つは、Paarenらにより詳しく述べられた実験的に単純な手順である[J. Org. Chem. 45, 3253 (1980)およびProc. Natl Acad. Sci U.S.A. 75, 2080 (1978)を参照されたい]。この方法は、ビタミンDトシレートにおける緩衝化された加溶媒分解から容易に得られる3,5-シクロビタミンD誘導体の、SeO2/t-BuOOHによるアリル酸化と、それに続く、所望の1α-ヒドロキシ化合物への酸触媒逆環化からなる。この合成経路を考慮すると、最終生成物には、1α-ヒドロキシエピマー、5,6-トランス異性体、およびプレビタミンD形態が混入し得ると考えるのが妥当である。1α-ヒドロキシビタミンD4は、ビタミンD2またはエルゴステロールから合成された1α-ヒドロキシビタミンD化合物に見出される別の望ましくない混入物である。1α-ヒドロキシビタミンD4は、ビタミンD4のC-1酸化の結果として生じ、ビタミンD4は、市販のエルゴステロール材料の混入物に由来している。典型的には、最終生成物は、最大で約1.5重量％までの1α-ヒドロキシビタミンD4を含み得る。したがって、最終生成物中の1α-ヒドロキシビタミンD4を除去するか、またはその量を約0.1〜0.2％未満にまで実質的に低減する精製技術は、非常に望ましいであろう。
ビタミンD共役トリエン系は、熱および光感応性であるだけでなく、酸化もされやすく、非常に高極性の化合物の複雑な混合物を生じる。酸化は、通常、ビタミンD化合物が長期間保存された場合に生じる。ビタミンD化合物の部分的分解を引き起こし得る他の種類のプロセスは、いくつかの水脱離反応からなり、それらの駆動力は、ヒドロキシ基のアリル(1α-)位およびホモアリル(3β-)位である。そのような前述の酸化生成物および脱離生成物の存在は、薄層クロマトグラフィによって容易に検出することができる。
通常、すべての1α-ヒドロキシル化手順は、少なくとも1回のクロマトグラフィ精製を必要とする。しかしながら、クロマトグラフィ精製された1α-ヒドロキシビタミンD化合物は、一貫した分光学的データを示し、均質性を示唆はするが、それでも、経口、非経口、または経皮投与することができる治療薬に対して要求される純度基準を満たしていない。したがって、1α-ヒドロキシル化ビタミンD化合物20DCMの好適な精製方法が必要とされていることは、明らかであった。
本発明は、結晶化により20DCMを精製して、結晶型の20DCMを得る方法に関する。溶媒は、結晶化プロセスにおいて重要な役割を果たし、典型的には、個々の液体物質または別個の液体の好適な混合物である。20DCMを結晶化するために、最も適した溶媒および/または溶媒系は、以下の因子：
(1)低い毒性；
(2)低い沸点；
(3)温度に対する、溶解度特性の顕著な依存性(満足な結晶化収率を得るために必須の条件)；および
(4)比較的低い費用
によって特徴付けられる。
興味深いことに、結晶化のために非常に頻繁に用いられるヘキサンは、20DCMの結晶化のための単独の溶媒としてはあまり適切ではないことが判明した。しかしながら、ギ酸エチルまたはギ酸エチルとヘキサンとの混合物は、20DCMの結晶化にとって最も有用であることが判明した。特に、約75体積％のギ酸エチルと約25体積％のヘキサンとの混合物が良好に機能することが、明らかとなった。前記ギ酸エチル/ヘキサン溶媒混合物は、蒸発または他の周知の方法によって除去することも容易であった。すべての場合において、結晶化プロセスは、容易かつ効率的に生じ、沈澱した結晶は、ろ過または他の手段によって確実に回収するのに十分大きかった。
本明細書において発見され明示される、原子の位置パラメーターによって規定される20DCMの三次元分子構造の例示である。
発明の詳細な説明
本発明は、以下に示す式Iによって特徴付けられる薬理学的に重要な化合物である1α-ヒドロキシ-20-メチル-2-メチレン-19,24,25,26,27-ペンタノルビタミンD3(20DCM)を結晶型で提供する。
Figure 2014529626
本発明は、20DCMの精製の有用な方法も提供する。精製技術は、精製される20DCM材料を、単一溶媒としてのギ酸エチルまたはギ酸エチルとヘキサンとで構成される混合物のいずれかを溶媒として使用して溶解させる結晶化手順を用いることによって、結晶型の20DCM生成物を得る段階を伴う。好ましくは、前記混合物は、約75体積％のギ酸エチルおよび約25体積％のヘキサンを含む。その後、前記溶媒は、減圧を伴うかまたは伴わない蒸発あるいは周知の他の手段によって除去することができ、あるいは得られた結晶を母液からろ過してもよい。前記技術は、その任意の公知の合成から得られた、様々な濃度、すなわちマイクログラム量からキログラム量、の20DCMを含有する広範囲の最終生成物を精製するために使用することができる。当業者に周知であるように、用いられる溶媒の量は、最小限であるべきであり、および/または精製すべき20DCMの量に応じて調節されるべきである。
本発明の結晶化手順の有用性および利点を、以下の具体的実施例1、2、および3に示す。結晶化の後、沈澱した材料を顕微鏡下で観察して、その結晶型を確認した。結晶の収率は比較的高く、得られた結晶は、140〜145℃の比較的シャープな融点を示した。
合成20DCM生成物の、説明した結晶化プロセスは、有用な精製法であり、合成経路に由来するほとんどの副生成物を除去することができる。そのような不純物は、出発原材料の混入物の結果である。結晶化プロセスは、容易かつ効率的に行われ、沈澱した結晶は、ろ過または他の手段によって確実に回収するのに十分大きかった。
1α-ヒドロキシ-20-メチル-2-メチレン-19,24,25,26,27-ペンタノルビタミンD3(20DCM)の結晶化
実施例1
ギ酸エチルからの結晶化
1α-ヒドロキシ-20-メチル-2-メチレン-19,24,25,26,27-ペンタノルビタミンD3である20DCM(15mg)を、沸騰ギ酸エチル(0.35mL)に溶解させ、室温で約1時間放置し、次いで、冷蔵庫に約18時間置いた。沈殿した結晶をろ別し、少量の冷(0℃)ギ酸エチルで洗浄し、乾燥させ、9mg(60％)の結晶性材料を得た。
実施例2
ギ酸エチル/ヘキサンからの結晶化
1α-ヒドロキシ-20-メチル-2-メチレン-19,24,25,26,27-ペンタノルビタミンD3である20DCM(15mg)を、沸騰ギ酸エチル(0.30mL)に溶解させ、ヘキサン(0.10mL)を加えた。室温で約1時間放置し、次いで、それを冷蔵庫に約18時間置いた。沈殿した結晶をろ別し、少量の冷(0℃)ギ酸エチル/ヘキサン(3：1)混合物で洗浄し、乾燥させ、10mg(67％)の結晶性材料を得た。
実施例3
実験
すべての結晶測定は、グラファイトで単色化されたMoKα放射線を用いてKM4CCDκ-軸回折計において実施した。結晶を、CCDカメラから62mmの所に位置させた。2186フレームを、0.5°の間隔で12秒の計測時間において測定した。データを、ローレンツおよび分極効果に対して補正した。吸収に対する実験的補正を適用した[1]。データ整理および分析は、オックスフォード回折プログラム[2]により実施した。
構造を、直接法[3]により解析し、SHELXLを用いて精密化した[4]。精密化は、著しく負のF2のものを除いて、全反射に対してF2に基づいて行った。加重R因子wRおよびすべての適合度S値は、F2に基づいている。慣用的なR因子はFに基づいているが、負のF2に対してはFをゼロに設定する。F0 2＞2σ(F0 2)基準は、R因子の計算に対してのみ使用し、これは、精密化のための反射の選択に関連がない。F2に基づくR因子は、Fに基づくものの約2倍大きい。全ての水素原子を幾何学的に位置付けし、それらの位置および温度因子は、精密化しなかった。散乱因子は、参考文献5の表6.1.1.4および4.2.4.2から取った。
以下の物理データと本明細書において説明し計算した原子位置パラメーターによって規定される20DCMの三次元構造を、図1に示す。
（表１）20DCMの結晶データおよび構造精密化
Figure 2014529626
（表２）20DCMの原子座標(×104)および等価等方性置換パラメーター(A2×103)。U(eq)は、直交したUijテンソルのトレースの1/3として規定される。
Figure 2014529626
（表３）20DCMの結合長[Å]
Figure 2014529626
Figure 2014529626
Figure 2014529626
（表４）20DCMの結合角[°]
Figure 2014529626
Figure 2014529626
Figure 2014529626
Figure 2014529626
Figure 2014529626
等価な原子を生成するために対称変換を使用した。
（表５）20DCMの異方性変位パラメーター(Å2×103)。異方性変位因子べき指数は、以下の形態を取る：-2π2[h2a*2U11＋...＋2hka*b*U12]
Figure 2014529626
（表６）20DCMの水素座標(×104)および等方性変位パラメーター(Å2×103)
Figure 2014529626
Figure 2014529626
（表７）20DCMのねじれ角[°]
Figure 2014529626
Figure 2014529626
Figure 2014529626
（表８）20DCMの水素結合[Aおよび°]
Figure 2014529626
等価な原子を生成するために対称変換を使用した。
＃1 x＋1/2,-y-1/2,-z＋2 ＃2 x-1,y,z
参考文献
Figure 2014529626
実施例4
20DCMの合成
基本構造Iを有する20DCMの調製は、通常の一般的な方法、すなわち、二環式ウィンダウス-グルンドマン型ケトンIIをアリルホスフィンオキシドIIIと縮合させて、対応する2-メチレン-19-ノル-ビタミンD類縁体IVとし、続いて、後者の化合物IVをC-1およびC-3で脱保護して化合物I、すなわち20DCM、を得ることによって達成することができる。
Figure 2014529626
Figure 2014529626
ホスフィンオキシドIIIにおいて、Y1およびY2は、好ましくは、ヒドロキシ保護基、例えばシリル保護基など、である。t-ブチルジメチルシリル(TMDMS)基は、特に有用なヒドロキシ保護基の一例である。前述のプロセスは、収束的合成概念の適用を意味し、これは多くのビタミンD化合物の調製に対して有効に適用されている(Lythgoeら,J. Chem. Soc. Perkin Trans. I,590(1978);Lythgoe,Chem. Soc. Rev. 9,449(1983);Tohら,J. Org. Chem. 48,1414(1983);Baggioliniら,J. Org. Chem. 51,3098(1986);Sardinaら,J. Org. Chem. 51,1264(1986);J. Org. Chem. 51,1269(1986);DeLucaら,米国特許第5,086,191号；DeLucaら,米国特許第5,536,713号；およびDeLucaら,米国特許第5,843,928号を参照されたく、なお、これらのすべては、完全に本明細書に明記されているかのごとく、参照によりその全体があらゆる目的のために本明細書に組み入れられる)。
ホスフィンオキシドIIIは、多数の19-ノル-ビタミンD化合物を調製するために使用することができる便利な試薬であり、Sicinskiら,J. Med. Chem.,41,4662(1998)、DeLucaら,米国特許第5,843,928号;Perlmanら,Tetrahedron Lett. 32,7663(1991)；およびDeLucaら,米国特許第5,086,191号に記載の手順に従って調製し、なお、これらの参考文献は、すべてが本明細書に明記されているかのごとく、参照によりその全体が本明細書に組み入れられる。
化合物Iの合成の全プロセスは、「2-Alkylidene-19-Nor-Vitamin D Compounds」なる標題の米国特第5,843,928号、ならびに米国特許出願公開第2009/0170822号として公開された、「2-Methylene-20-Methyl-19,24,25,26,27-Pentanor-Vitamin D Analogs」なる標題の2008年12月24日に出願された米国特許出願第12/343,602号において、より完全に例示および説明されており、なお、前記参考文献の明細書は、参照により明確に本明細書に組み入れられる。

Claims (16)

  1. 結晶型の1α-ヒドロキシ-20-メチル-2-メチレン-19,24,25,26,27-ペンタノルビタミンD3。
  2. 空間群P2および単位格子寸法a＝6.6Å、b＝15.8Å、c＝20.0Å、α＝90°、β＝90°、およびγ＝90°によって規定される分子充填配置(packing arrangement)を有する1α-ヒドロキシ-20-メチル-2-メチレン-19,24,25,26,27-ペンタノルビタミンD3の結晶型。
  3. 請求項2記載の分子充填配置によって規定されるような、1α-ヒドロキシ-20-メチル-2-メチレン-19,24,25,26,27-ペンタノルビタミンD3の三次元構造。
  4. (a)ギ酸エチルを含む溶媒を調製する段階；
    (b)精製される1α-ヒドロキシ-20-メチル-2-メチレン-19,24,25,26,27-ペンタノルビタミンD3を含有する生成物を該溶媒に溶解させる段階；
    (c)該溶媒および該溶解した生成物を、1α-ヒドロキシ-20-メチル-2-メチレン-19,24,25,26,27-ペンタノルビタミンD3結晶の沈澱物を形成するのに十分な時間、周囲温度未満に冷却する段階；および
    (d)該溶媒から、1α-ヒドロキシ-20-メチル-2-メチレン-19,24,25,26,27-ペンタノルビタミンD3結晶を分離する段階
    を含む、1α-ヒドロキシ-20-メチル-2-メチレン-l9,24,25,26,27-ペンタノルビタミンD3の精製方法。
  5. 周囲温度未満に冷却する段階の前に、前記溶媒および該溶解した生成物を周囲温度まで冷ますさらなる段階を含む、請求項4記載の方法。
  6. 溶媒が100体積％のギ酸エチルを含む、請求項4記載の方法。
  7. 分離する段階が、溶媒および沈殿物をろ過して結晶を得ることを含む、請求項4記載の方法。
  8. 段階(b)の生成物として段階(d)から回収した結晶を用いて段階(a)〜(d)を繰り返すことを含むさらなる段階(e)を含む、請求項4記載の方法。
  9. 溶媒が、ギ酸エチルとヘキサンとの混合物を含む、請求項4記載の方法。
  10. 混合物が、約75体積％のギ酸エチルと約25体積％のヘキサンとを含む、請求項9記載の方法。
  11. (a)ギ酸エチルを含む溶媒を調製する段階；
    (b)精製される1α-ヒドロキシ-20-メチル-2-メチレン-19,24,25,26,27-ペンタノルビタミンD3を含有する生成物を該溶媒に溶解させる段階；
    (c)該溶媒および該溶解した生成物を、1α-ヒドロキシ-20-メチル-2-メチレン-19,24,25,26,27-ペンタノルビタミンD3結晶の沈澱物を形成するのに十分な時間、周囲温度未満に冷却する段階；および
    (d)空間群P2および単位格子寸法a＝6.6Å、b＝15.8Å、c＝20.0Å、α＝90°、β＝90°、およびγ＝90°あるいは実質的に同じ結晶充填配置が得られる任意の他の空間群によって規定される分子充填配置を有する1α-ヒドロキシ-20-メチル-2-メチレン-19,24,25,26,27-ペンタノルビタミンD3結晶を回収する段階
    を含む、1α-ヒドロキシ-20-メチル-2-メチレン-19,24,25,26,27-ペンタノルビタミンD3を精製する方法。
  12. 周囲温度未満に冷却する段階の前に、前記溶媒および溶解した生成物を周囲温度まで冷ます、請求項11記載の方法。
  13. 溶媒が、ギ酸エチルとヘキサンとの混合物を含む、請求項11記載の方法。
  14. 混合物が、約75体積％のギ酸エチルと約25体積％のヘキサンとを含む、請求項13記載の方法。
  15. 回収する段階が、溶媒および沈殿物をろ過して結晶を得ることを含む、請求項11記載の方法。
  16. 段階(b)の生成物として段階(d)から回収した結晶を用いて段階(a)〜(d)を繰り返すことを含むさらなる段階(e)を含む、請求項11記載の方法。
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