JP6118826B2 - 臭化チオトロピウムの調製方法 - Google Patents

Description

本発明は、臭化チオトロピウム（tiotropium bromide）という名称で知られている化合物、（１α，２β，４β，５α，７β）−７−［（ヒドロキシジ−２−チエニルアセチル）オキシ］−９，９−ジメチル−３−オキサ−９−アゾニアトリシクロ［３．３．１．０］^2,4］ノナン臭化物［(1α,2β,4β,5α,7β)-7-[(hydroxydi-2-thienylacetyl)oxy]-9,9-dimethyl-3-oxa-9-azoniatricyclo[3.3.1.0]^2,4]nonane bromide］の新規な調製方法に関するものであり、以下の工程を含む。ａ）（１α，２β，４β，５α，７β）−９−メチル−３−オキサ−９−アザトリシクロ［３．３．１．０^2,4］ノナン−７−オールオキサレート［(1α,2β,4β,5α,7β)-9-methyl-3-oxa-9-azatricyclo[3.3.1.0^2,4]nonan-7-ol oxalate］［シュウ酸スコピン（scopine oxalate）としても知られている］をジエチルアミンと反応させて、（１α，２β，４β，５α，７β）−９−メチル−３−オキサ−９−アザトリシクロ［３．３．１．０^2,4］ノナン−７−オール［(1α,2β,4β,5α,7β)-9-methyl-3-oxa-9-azatricyclo[3.3.1.0^2,4]nonan-7-ol］［スコピン（scopine）としても知られている］を調製し、ｂ）スコピンをメチルジ−（２−ジチエニル）グリコレート［methyl di-(2-dithienyl)glycolate］（ＭＤＴＧとしても知られている）及び炭酸カリウムと反応させて、９−メチル−３−オキサ−９−アザトリシクロ［３．３．１．０^2,4］ノナン−７−イルヒドロキシ（ジチオフェン−２−イル）アセテート［9-methyl-3-oxa-9-azatricyclo[3.3.1.0^2,4]non-7-yl hydroxy(dithiophen-2-yl)acetate］［Ｎ−デメチルチオトロピウム（N-demethyltiotropium）またはスコピンジ（２−チエニル）グリコレートとしても知られている］を高純度で確実に調製し、ｃ）Ｎ−デメチルチオトロピウム［N-demethyltiotropium］をブロモメタンと反応させて、臭化チオトロピウムを調製し、ｄ）粗臭化チオトロピウム（crude tiotropium bromide）を結晶化（crystallization）して、多形性（polymorphic purity）の高い生成物を安定して得て、そして、任意に、ｅ）臭化チオトロピウムを微細化（micronizing）して、多形性を維持した状態での吸入（inhalation）に適した粒子径（particle size）を有する生成物を得る。

本発明は、有効な抗コリン剤（anthicolinergic agent）であり、喘息（asthma）や慢性閉塞肺疾患（chronic obstructive pulmonary disease）（ＣＯＰＤ）のような呼吸器疾患（respiratory diseases）の治療において使用される臭化チオトロピウムの新規な調製方法に関する。

［発明の背景］
分子構造が下記に示された臭化チオトロピウム化合物（Ｉ）は、欧州特許出願ＥＰ０４１８７１６により知られている。

臭化チオトロピウムは、少ない（マイクログラム）薬用量［(microgram) therapeutic doses］で、吸入（inhalation）により投与される有効性の高い活性医薬成分（active pharmaceutical ingredient）である。吸入による投与に適した医薬組成物の調製に使用される有効性の高い活性医薬成分物質は、化学的純度（chemical purity）が高いものでなければならず、且つ多形性（polymorphic）が高いものでなければならない。臭化チオトロピウムの結晶性多形体（Crystalline polymorphic forms）については、その化合物が特徴的な物性を有する種々の固体を生じさせることを示す多数の公開公報（ＵＳ６７７７４２３、ＥＰ１４１０１４４５、ＥＰ１６８２５４４２、ＥＰ１８７９８８８、ＥＰ２０８５３９６、ＥＰ１８６９０３５、及びＷＯ２０１１／０１５８８２）に報告されている。

この発明は、極めて優れた化学的純度を有する生成物を確実に提供し、且つ一定レベルの多形性（polymorphic purity）を有する単一のピュアな多形体（pure polymorph）を提供する臭化チオトロピウムの調製方法を開示する。

臭化チオトロピウムの調製は、最初にＥＰ０４１８７１６に開示され、この特許に記載された合成は、スコピン（ＩＩ）とＭＤＴＧ（ＩＩＩ）との間のエステル交換反応（transesterification reaction）を含み、Ｎ−デメチルチオトロピウムを調製し、次いでＮ−デメチルチオトロピウムをブロモメタンと反応させて、臭化チオトロピウムを調製する（スキーム１）。

この経路の一つの欠点は、スコピンを出発原料（starting material）として使用することである。なぜなら、スコピンは、空気に触れると液化しやすい感応性化合物（sensitive compound）であり、且つその固有の不安定性のため市販されていないからである。もう一つの欠点は、Ｎ−デメチルチオトロピウムを生成するエステル交換反応の際に、ナトリウム金属のような危険な試薬を使用することである。Ｎ−デメチルチオトロピウムの調製で報告されている収率（yields）は、（理論上）４５％と７０％の間で変化するが、最高収率は、エステル交換反応がスコピンとＭＤＴＧとの溶解混合物中で行われたときに得られており、これは工業的方法で利用するには煩雑な手法である。

ＵＳ６４８６３２１には、トロペノール（tropenol）（Ｖ）の塩酸塩から出発する臭化チオトロピウムを調製する別の方法が記載されている。しかしながら、この方法は、ＥＰ０４１８７１６よりも長い合成経路をもたらすため、ＥＰ０４１８７１６に開示された方法よりも複雑になる（スキーム２）。

ＵＳ６７４７１５４には、臭化チオトロピウムを調製するための最短の合成経路が記載されており、ここではこの生成物が、カルボニルジイミダゾールのようなカップリング剤及びアルカリ金属イミダゾールのような塩基の存在下で、ＭＴＤＧとスコピン臭化メチル（ＶＩＩ）との直接のカップリング反応により調製される（スキーム３）。しかしながら、請求項に係る方法によって得られた生成物の純度について、詳細は開示されていない。純度の詳細が欠如していることに加えて、請求項に係る方法を経て得られた生成物は精製され、この精製で報告された収率は低く、７４％（ｗ／ｗ）となっている。最短の合成経路を経たにも拘わらず、この方法では、塩基の金属塩を調製するために、アルカリ金属またはアルカリ金属水素化物（リチウム水素化物のような）等の危険な試薬の使用が必要となる。この方法の他の欠点は、利用されるカップリング剤（カルボニルジイミダゾール、またはカルボニルジ−１，２，４−トリアゾールまたはジシクロヘキシルカルボジイミド）が高価な試薬であることである。

ＵＳ７６６２９６３には、無機弱塩基の存在下、極性有機溶媒中で、式（ＩＸ）のスコピン塩をＭＤＴＧと反応させることによってＮ−デメチルチオトロピウムを調製することが記載されている（スキーム４）。開示されたスコピンの塩は、臭化物（ＸはＢｒ^-）、塩化物（ＸはＣｌ^-）、硫酸塩（ＸはＳＯ₄ ^2-）、酢酸塩（ＸはＣＨ₃ＣＯＯ^-）、リン酸塩（ＸはＰＯ₄ ^2-）、メタンスルホン酸塩（ＸはＣＨ₃ＳＯ₃ ^-）、酒石酸塩、フマル酸塩、クエン酸塩、マレイン酸塩、コハク酸塩、ｐ−トルエンスルホネート、及びアミドスルホネートである。しかしながら、Ｎ−デメチルチオトロピウム調製方法の実施例において報告されている純度（ＨＰＬＣによる）は、７０％（実施例１２）、９８．３％（実施例１１及び２１）、及び９８．５％（実施例１３）である。比較すると、本発明の方法によって得られたＮ−デメチルチオトロピウムの純度は、９９．０％を超える。

ＷＯ２００９０８７４１９には、Ｎ−デメチルチオトロピウム（チオトロピウム塩基で示されている）及びＨＰＬＣによる純度が９５％を超える臭化チオトロピウムの調製方法が記載されており、該方法には、１，８−ジアザビシクロ［５，４，０］ウンデク−７−エン（1,8-diazabicyclo[5.4.0]undec-7-ene）（ＤＢＵ）のような有機アミン塩基と無機塩基のようなさらなる塩基の存在下で、スコピンまたはスコピン塩酸塩のようなスコピンの塩のＭＤＴＧとのエステル交換が含まれている。水素化ナトリウム（ＮａＨ）のような無機塩基は、対応する塩酸塩からスコピンを遊離するのに用いる。この出願では、ＤＢＵの使用は、ＨＰＬＣによる純度が好ましくは９９％を超えるＮ−デメチルチオトロピウムの調製を可能にするため非常に有利であることが述べてられているが、このような高純度がどのようにして達成されたかを説明する方法の記述（description）中に、詳細は開示されていない。加えて、Ｎ−デメチルチオトロピウムの純度を報告する唯一の実施例は、ＨＰＬＣによる純度が９８％であることを示している。９８％よりも高い純度を有するＮ−デメチルチオトロピウムを得るために、特許請求された方法によって得られた物質は、アセトニトリルから再結晶され、報告された収率はわずか８６％（ｗ／ｗ）であり、報告されている結晶化した生成物のＨＰＬＣによる純度は９９．８％である。臭化チオトロピウムを調製する別の方法を説明する実施例では、中間体Ｎ−デメチルチオトロピウム臭化物を分離せずに溶液中で臭化メチルと反応させる短縮方法（telescoped process）が用いられており、得られた臭化チオトロピウムの純度は９８．６６％と報告されている。これらの実施例は、ＨＰＬＣによる純度が９８．６６％でしかない臭化チオトロピウムが、結晶化していないＮ−デメチルチオトロピウムから得られる一方で、結晶化したＮ−デメチルチオトロピウム（ＨＰＬＣによる純度が９９．８％よりも高い物質）から得られることも示している。

ＷＯ２０１１／０１５８８４は、実質的にピュアな状態のＮ−デメチルチオトロピウム及び臭化チオトロピウムの調製方法を説明しており、この方法はスコピンまたはその塩のＭＤＴＧとのエステル交換を含み、その際エステル交換反応はＤＢＵのような有機塩基及び炭酸カリウムのような無機塩基の存在下で実施される。この出願では、特許請求された方法により得られたＮ−デメチルチオトロピウム及び臭化チオトロピウムのＨＰＬＣによる純度が少なくとも９９％であることが述べられている。Ｎ−デメチルチオトロピウムの調製を示す実施例は、純度が９８．７％生成物に関するものであり、臭化チオトロピウムを調製する実施例は、純度が９９．９％の生成物に関するものである。この方法の一つの欠点は、ＨＰＬＣによる純度が９９％のＮ−デメチルチオトロピウムを得るために２種の塩基を必要とすることである。もう一つの欠点は、特許請求された有機塩基（トリエチルアミン、ジイソプロピルエチルアミン、ＤＢＵ、ＤＢＮ、ＤＭＡＰ）は、炭酸カリウムに比較して非常に高価であり、有機塩基の使用量がかなり多い（３ｅｑ．）ことである。驚くべきことに、本発明は、以下に示すように、この方法から容易に除去できる安価な塩基である炭酸カリウムのみを使用して、ＨＰＬＣによる純度が９９．０％を超えるＮ−デメチルチオトロピウムの調製が可能であることを示している。また、本発明の方法に従うことにより、ＨＰＬＣによる純度が９９．５％以上の臭化チオトロピウムが調製できることも示されている。

本発明の第１の側面によれば、ＨＰＬＣによる純度が９９．０％を超えるＮ−デメチルチオトロピウムの調製方法が提供される。この方法では、シュウ酸スコピンはジエチルアミンで処理されてスコピンが提供され、該生成されたスコピンは無水炭酸カルシウムの存在下でＭＤＴＧと化合してＮ−デメチルチオトロピウムを形成する。驚くべきことに、本発明の方法に従って調製すると、Ｎ−デメチルチオトロピウムが非常に高い純度で得られることが分かった。この化合物の純度は非常に高いものであるため、さらに精製することなく臭化チオトロピウムの合成に使用することができ、９９．５％を超える純度の臭化チオトロピウムを調製することが可能になる。精製工程を回避することにより、相当量の時間とコストが節約できるので、このアプローチ（approach）は商業的方法において多大な利益となる。第２の側面では、本発明は、９９．５％以上の高純度の臭化チオトロピウムの製造方法を提供する。

ＷＯ２００７／０２２５３１４は、メタノール及びアセトンから生成物を結晶化することにより調製される臭化チオトロピウムについて、３つの異なる結晶状態を説明している。この出願によれば、状態１はメタノールとアセトンの１／１（体積／体積）の比率の混合物から生成物を結晶化して得ることができ、状態２はメタノールとアセトンの１／１から１／３（体積／体積）の範囲の比率の混合物から結晶化して得ることができ、状態３はメタノールとアセトンの３／１（体積／体積）の比率の混合物から結晶化して得ることができる。

驚くべきことに、本発明の方法が、単一且つピュアな結晶状態の臭化チオトロピウムを提供することが分かった。本発明の方法は、異なる割合のメタノールとアセトンの混合物からの臭化チオトロピウムの結晶化を含んでおり、単一の結晶状態が結晶化に使用されるメタノールとアセトンの割合に関係なく得られる。メタノールとアセトンとの混合物中で臭化チオトロピウムの結晶化を行う際に、例えばメタノールとアセトンが３／１（体積／体積）の場合のように、メタノールの割合がアセトンよりも高くても、また、例えばメタノールとアセトンが１／３（体積／体積）の場合のように、アセトンの割合がメタノールより高くても、メタノールとアセトンが同じ割合でも、本発明の方法は単一且つピュアな無水の結晶状態を確実に提供する。従って、第３の側面では、本発明は臭化チオトロピウムの単一のピュアな無水結晶状態（single pure anhydrous crystalline form）が確実に得られる方法を提供する。

最後に、本発明の第４の側面は、その多形体（polymorphic form）が維持された状態での吸入に適した粒子径を有する臭化チオトロピウムを得るのに適当な微細化方法（micronization method）の開発である。吸入生成物の微細化方法には、ほとんどの場合、ジェットミル（jetmilling）が用いられる。

ＵＳ２０１０／０２１５５９０は、原料として臭化チオトロピウム一水和物の使用を含む、実質的に無水の微細化された臭化チオトロピウムの製造方法を説明する。説明された方法は、表面エネルギー及び結晶状態に衝撃を与えて、活性成分の結晶を破砕する高エネルギーサイズリダクションプロセス（high energy size reduction process）として知られているガスジェットミル（gas jet mill）を用いて行われる。生産物質は、多くの場合かなりの量の非晶質（amorphous material）を含有し、これは最終生成物の安定性と製剤の両方に影響し得る。驚くべきことに、現行の発明は、臭化チオトロピウムの多形体を維持し、粒径の制御を可能にするミル処理（milling process）を使用している。

［発明の詳細な説明］
本発明の第１の実施態様によれば、臭化チオトロピウムの調製方法が提供される。この方法は、
ｉ）シュウ酸スコピンをジエチルアミンと不活性溶媒（inert solvent）中で反応させて、スコピンを生成すること、
ｉｉ）無機塩基（inorganic base）の存在下、不活性溶媒中で、スコピンとメチルジ−（２−ジチエニル）グリコレート（ＭＤＴＧ）とを反応させて、Ｎ−デメチルチオトロピウムを生成すること、
ｉｉｉ）不活性溶媒中で、Ｎ−デメチルチオトロピウムをブロモメタンと反応させて、臭化チオトロピウムを生成すること、
ｉｖ）メタノールとアセトンとの混合物中で、臭化チオトロピウムを結晶化すること、その後任意に、
ｖ）該生成された臭化チオトロピウムを微細化すること、を含む。

臭化チオトロピウムの製造方法は、好ましくは、以下の工程を含む。

ｉ）シュウ酸スコピン（Ｘ）を、好ましくは約３０℃から４５℃の間の温度で、ジエチルアミンと不活性溶媒中で反応させて、スコピン（ＩＩ）を生成すること、

好ましくはその後、生成した全てのジエチルアンモニウムシュウ酸塩を、好ましくはろ過により、反応混合物から除去し、溶媒交換を実施すること、
ｉｉ）スコピンとＭＤＴＧを、炭酸カリウムのような適当な無機塩基の存在下、不活性溶媒中で、好ましくは約８０℃から約１１０℃の間の温度で反応させて、Ｎ−デメチルチオトロピウムを生成し、好ましくはその後、反応混合物中の全ての無機塩を、好ましくはろ過により除去すること、
ｉｉｉ）好ましくは、Ｎ−デメチルチオトロピウムを含有する反応混合物を水、または食塩水で処理し（エステル交換反応の主要な副生成物である２−ヒドロキシ−２，２−ジ（チオフェン−２−イル）酢酸（Ｘ）、ここではＤＴＧと表す、を除去すること）、

生じた溶液を濃縮して、溶液に存在するＮ−デメチルチオトロピウムを結晶化し、その後、好ましくはろ過及び乾燥により、ＨＰＬＣによる純度が９９．０％を超えるＮ−デメチルチオトロピウムを単離すること、
ｉｖ）不活性溶媒中で、好ましくは約０℃から約２５℃の間の温度で、Ｎ−デメチルチオトロピウムをブロモメタンと反応させて、臭化チオトロピウムを生成し（ここで所望の生成物の少なくとも一部は反応混合物から沈殿する）、好ましくはその後、適当な貧溶媒（anti-solvent）を任意に添加して（さらなる沈殿を生じさせて）、該生成された臭化チオトロピウムを、さらに、適当な不活性溶媒と適当な貧溶媒との混合物中でスラリー化し、好ましくはろ過及び乾燥により、該生成された、ＨＰＬＣによる純度が９９．５％以上の生成物を単離し、
ｖ）メタノールとアセトンとの混合物中で臭化チオトロピウムを結晶化して、ＨＰＬＣによる純度が９９．５％を超える、単一の無水結晶状態（single anhydrous crystalline form）を有する生成物を取得し、その後任意に該生成された臭化チオトロピウムを微細化する。

好適な実施態様では、シュウ酸スコピンにジエチルアミンを反応させるための工程ｉ）の溶媒は、ジクロロメタン等のハロゲン化炭化水素、及びアセトン等のケトンからなる群から選択される。好ましくは、溶媒はアセトンである。より好適な実施態様では、この反応は約４０℃から約４５℃の間の温度で行われる。温度が約４５℃よりも高いと、スコピンからスコポリン（ＸＩ）への異性化を助長するからである。

他の好適な実施態様では、エステル交換反応のための工程ｉｉ）の溶媒は、ｎ−ヘプタン等の炭化水素とジメチルホルムアミド等のアミドとの混合物からなる群から選択される。好ましくは、溶媒はｎ−ヘプタンとジメチルホルムアミドとの混合物であり、より好ましくはｎ−ヘプタン１０体積部とジメチルホルムアミド１体積部の割合である。

他の好適な実施態様では、工程ｉｉ）の無機塩基は、無水炭酸カリウム、無水炭酸セシウム、及びカリウムｔｅｒｔ−ブトキシドからなる群から選択される。好ましくは、無機塩基は無水炭酸カリウムである。

他の好適な実施態様では、エステル交換反応は８５℃から１００℃の間の温度で行われ、さらに好ましくは約９０℃から約９５℃の間の温度で行われる。約１１０℃より高い温度では相当量の副生成物ＤＴＧが生成され、約８５℃より低い温度では反応が遅くなる。

工程ｉｉ）の反応が完了すると、ろ過により無機塩は除去される。ろ過された有機溶媒（Ｎ−デメチルチオトロピウムを含有する）は食塩水、または水で洗浄して、エステル交換反応の主要な副生成物であるＤＴＧを除去する。水（または食塩水）の洗浄後に得られた有機溶媒は、ＨＰＬＣによる純度が少なくとも９０％のＮ−デメチルチオトロピウムを含有する。

他の実施態様では、本発明は、水または食塩水により副生成物ＤＴＧを浄化して、ＨＰＬＣによる純度が少なくとも９０％のＮ−デメチルチオトロピウムを含有する溶液を提供することを含むエステル交換反応混合物の精製方法を提供する。水（または食塩水）による洗浄後に得られた有機溶媒は、色素を除去するため活性炭で処理し、その後減圧下で濃縮されて生成物を結晶化する。他の好適な実施態様では、工程ｉｖ）のメチル化反応は、ジメチルホルムアミド等のアミド、テトラヒドロフランまたは２−メチルテトラヒドロフラン等の環状エーテル、アセトニトリル等のニトリル、アセトンのテトラヒドロフランの混合物、及び酢酸エチルのテトラヒドロフランの混合物からなる群から選択された溶媒中で行われる。好ましくは、溶媒はジメチルホルムアミドである。さらに好適な実施態様では、メチル化反応が、約０℃から約５℃の間の第１の温度で（好ましくは約８時間から約１５時間）行われ、次いで約１０℃から約１５℃の間の第２の温度で（好ましくは約５時間に至るまで、例えば１，２，３，４または５時間）行われ、次いで約２０℃から約２５℃の第３の温度で（好ましくは約５時間に至るまで、例えば１，２，３，４または５時間）行われる。この温度勾配に従うことにより、出発原料のＮ−デメチルチオトロピウムを、１．０％以下のレベルまで使い切ることができ、その結果、Ｎ−デメチルチオトロピウムの残量が０．２％より低い臭化チオトロピウムを得ることができる。メチル化反応の反応中、及び反応の完了時に、生成物の一部は沈殿し、２−メチルテトラヒドロフランが貧溶媒として反応混合物に添加されて、さらに生成物が沈殿する。貧溶媒を添加すると、９１％（理論上の％）に至る収率で、粗臭化チオトロピウムが得られる。上述の手順に従って得られた生成物のＨＰＬＣによる純度は、９９．４％以上である。したがって、他の実施態様では、本発明はＨＰＬＣによる純度が９９．４％以上の粗臭化チオトロピウムの調製方法を提供する。

上述の手順に従って得られた粗臭化チオトロピウムは、メタノール及びアセトンの混合物から結晶化される。好ましくは、原料は約４５℃から約６０℃の間の温度でメタノールに溶解され、約４５℃から約６０℃の温度に維持されたその溶液に、アセトンが添加される。好ましくは、生じた溶液は約−１０℃から約０℃の間の温度に冷却され、生じた懸濁液は約−１０℃から約０℃にお間の温度で、約２時間以上、撹拌される。所望の生成物は、混合物の冷却中に沈殿する。好ましくは、臭化チオトロピウムはろ過され、アセトンで洗浄され、減圧下で、好ましくは真空下で乾燥される。乾燥させた生成物は、ＨＰＬＣによる純度が９９．５％を超え、単一の無水結晶状態を示す。粉末Ｘ線回折（ＸＲＤＰ）の回折図［X-Ray Powder Diffraction (XRPD) diffractogram］、示差走査熱量測定（ＤＳＣ）の熱分析曲線［Differential Scanning Calorimetry (DSC) thermogram］、及び熱重量分析（ＴＧＡ）の熱分析曲線［Thermogravimetric Analysis (TGA) thermogram］を、それぞれ図１、２及び３に示す。

他の好適な実施態様では、メタノール／アセトン結晶化により得られた湿った臭化チオトロピウムは、最初は約４５℃から約５５℃の間の温度で、次に約１００℃から約１２５℃の間の温度で、真空下で乾燥される。この温度勾配により、乾燥中に臭化チオトロピウムが分解するのを避けることができる。臭化チオトロピウムを約１００℃から約１２５℃の間の温度で直接乾燥すると、Ｎ−デメチルチオトロピウムへの分解が生じて、乾燥中にわずかに増量する。例えば、ＨＰＬＣによる純度が９９．９１％であり、ＨＰＬＣにより検出される残留Ｎ−デメチルチオトロピウムがない（ＨＰＬＣで０．００％の）湿った生成物を、１１１℃の減圧下で一晩乾燥させた。乾燥後に得られた物質は純度が９９．８７％で、Ｎ−デメチルチオトロピウムの含有量は０．０７％（ＨＰＬＣで）だった。純度が９９．５９％で、Ｎ−デメチルチオトロピウムの残量が０．０９％（ＨＰＬＣで）である他の湿った生成物は、１１１℃の減圧下で一晩乾燥させた。乾燥させた物質の純度は９９．４３％に減少し、Ｎ−デメチルチオトロピウムの含有量は０．２５％に増加した。

減圧下では、一般的に、前述のような臭化チオトロピウムの無水結晶状態を得るには、約９０℃よりも高い温度が要求される。結晶化工程より得られた湿った物質はメタノール溶媒和物（methanol solvate）であり、約９０℃より高い温度の減圧下では、メタノール溶媒和物の無水結晶状態への転化（conversion）が起こる。メタノール溶媒和物の状態で湿った臭化チオトロピウムは（図４）、９０℃の真空下で９時間以上乾燥させた。生成物のＸＲＰＤ回折図は、メタノール溶媒和物の無水結晶状態との混合物であることを示す（図５）。

他の好適な実施態様では、粗臭化チオトロピウムの結晶化は、その生成物を、約４５℃から６０℃の間の温度で、エタノールとアセトンとの混合物中で溶解することにより行われ、生じた溶液を約−１０℃から約０℃の間の温度に冷却し、その懸濁液を約−１０℃から約０℃の間の温度で約２時間に亘って懸濁液が撹拌する。その後、生じた生成物は単離され、約４５℃から約５５℃の間の第１の温度で乾燥され、次いで約１００℃から約１２５℃の間の第２の温度で乾燥される。さらに他の実施態様では、粗臭化チオトロピウムの結晶化は、（ｉ）周囲温度（室温）で、生成物をメタノール中で溶解し、（ｉｉ）生じた溶液を真空下で最終体積（例えば６体積部）まで濃縮し、（ｉｉｉ）３５℃から６０℃の間の温度を維持しながらアセトンを添加し、（ｉｖ）生じた溶液を約０℃から約−５℃の間の温度まで冷却し、（ｖ）その懸濁液を約０℃から約−５℃の間の温度で約２時間に亘って撹拌し、（ｖｉ）真空下で、約４５℃から５５℃の間の第１の温度で乾燥し、その後約１００℃から約１２５℃の間の第２の温度で乾燥することにより、行われる。

他の好適な実施態様では、臭化チオトロピウムの結晶化に使用されたメタノールとアセトンの割合に拘わらず、同じ無水の結晶状態が得られる。例えば、臭化チオトロピウムは、ここに説明された手順に従って、以下の割合のメタノールの混合物から結晶化される。メタノール／アセトン（１：１）、メタノール／アセトン（１：３）、メタノール／アセトン（１：６）、メタノール／アセトン（３：１）、及びメタノール／アセトン（６：１）。得られた生成物（臭化チオトロピウム）のＸＲＰＤ回折図は、図６−１０に示されている。

本発明のメタノール／アセトン結晶化により得られる臭化チオトロピウムは、好ましくは、吸入に適した粒径の材料を得るために微細化される。他の好適な実施態様では、本発明は、臭化チオトロピウムの多形体を維持しながら、粒径を調整する微細化方法を提供する。微細化方法は、好ましくは、マイクロフルイダイザー（microfluidizer）を使用して高圧でキャビテーションを誘導する臭化チオトロピウムの湿式粉砕を含む。通常、マイクロフルイダイザーは少なくとも一つの高圧ポンプを含み、臭化チオトロピウムの懸濁液を、ノズルまたは流路を通じて貧溶媒中に押し出す。その結果、圧力の上昇が生じるとスラリーは注入口を通り抜け、圧力の低下が生じると上述の流路／オリフィスから懸濁液が排出される。この圧力の低下は、液体の流れの中に、キャビテーションストレス（cavitation stress）及び粒子縮小（particle reduction）の原因となる気化、すなわち、キャビテーションを引き起こすのに十分な圧力の低下をもたらす。好ましくは、圧力は２０００バールまで上昇し、その後圧力は降下する。オリフィス／流路中での粒子間衝突（particle to particle collisions）及びせん断応力も、生成物の粉砕（milling）を助長する。しかしながら、メカニズム及びこれらメカニズムの寄与は、技術的に明らかにされてない。圧力、チャンバ−／オリフィスの設計及び通路の数の制御により、上述の効果が制御できることは、当業者に周知である。好適な実施態様では、キャビテーション及び／または粒子間衝突（particle to particle collision）及び／またはせん断応力は、懸濁液が微細な流路を通過することにより助長される。微細な流路は、（ｉ）“Ｚ”型の単一または複数のスロット形状、及び／または（ｉｉ）“Ｙ”型の単一または複数のスロット形状、からなる群から選ばれる形状に特徴がある。本発明の微細化方法の使用に適した貧溶媒の例には、ヘプタン、または酢酸エチル、またはアセトンのような等の炭化水素、またはこのような溶媒の２種以上の混合物が含まれる。

上記の条件下で微細化した後、生成物は、好ましくは懸濁液をスプレー乾燥機に送り込むことにより単離される。ここで乾燥温度は、好ましくは約９０℃を超える。あるいは、微細化された材料を含む懸濁液をろ過し、次いでろ過された生成物を、約１００℃から約１２５℃の間の温度のオーブン内で、真空下で乾燥することによっても、生成物を単離することができる。

以下の実施例は、この発明により特許請求された方法を説明するために提供され、この発明を限定して解釈することを意図するものではない。この発明の思想と範囲から逸脱しない限り、軽微な変更が可能である。

メタノール／アセトンから結晶化された臭化チオトロピウムのＸＲＰＤ回折図である。 メタノール／アセトンから結晶化された臭化チオトロピウムのＤＳＣ熱分析曲線である。 メタノール／アセトンから結晶化された臭化チオトロピウムのＴＧＡ熱分析曲線である。 臭化チオトロピウムメタノール溶媒和物のＸＲＰＤである。 ９０℃で９時間、真空下で乾燥した後の臭化チオトロピウムのＸＲＰＤである。 メタノール／アセトン（１：１）の再結晶化で得られた臭化チオトロピウムのＸＲＰＤである。 メタノール／アセトン（１：３）の再結晶化で得られた臭化チオトロピウムのＸＲＰＤである。 メタノール／アセトン（１：６）の再結晶化で得られた臭化チオトロピウムのＸＲＰＤである。 メタノール／アセトン（３：１）の再結晶化で得られた臭化チオトロピウムのＸＲＰＤである。 メタノール／アセトン（６：１）の再結晶化で得られた臭化チオトロピウムのＸＲＰＤである。 微細化前後の臭化チオトロピウムのＸＲＰＤである。

実施例１：Ｎ−デメチルチオトロピウムの調製
シュウ酸スコピン（４７ｇ、０．１９ｍｏｌ）をジエチルアミン（１８８ｍｌ、１．８５ｍｏｌ）に加え、その後アセトン（５８８ｍｌ）を加えた。混合物を４０℃から４５℃の間の温度まで加熱し、４０℃〜４５℃で１時間以上撹拌し、２０℃〜２５℃に冷却して、ろ過した。ろ過した塩にアセトン（５８８ｍｌ）を加え、その懸濁液を４０℃〜４５℃に加熱し、４０℃〜４５℃で１時間以上撹拌し、２０℃〜２５℃に冷却して、ろ過した。ろ過したアセトン溶液に、ろ過したアセトン／ジエチルアミン溶液を混ぜ合わせた。アセトン（５８８ｍｌ）をろ過した塩に加え、その混合物を４０℃〜４５℃に加熱し、４０℃〜４５℃で１時間以上撹拌し、２０℃〜２５℃まで冷却し、ろ過して、その塩をアセトン（１８８ｍｌ）で洗浄した。溶液と洗浄液は、予め配合した溶液と共に混ぜ合わせた。生じた溶液にジメチルホルムアミド（３０ｍｌ）を添加し、その混合物を４５℃より低い温度の真空下で、５３ｍｌの最終体積まで濃縮した。ＭＤＴＧ（５３．１１ｇ、０．２１ｍｏｌ）を加え、その混合物を５分以上撹拌した。次に、ｎ−ヘプタン（２９６ｍｌ）を加え、次いでゼオラム４Ａ（商標）（２３．５ｇ）を加え、混合物を室温で２時間以上撹拌した。ゼオラムをろ過し、ｎ−ヘプタン／ＤＭＦ（３０ｍｌ、３ｍｌ）で洗浄した。無水炭酸カリウム（２５．４６ｇ、０．１９ｍｏｌ）を加え、混合物を窒素雰囲気下で、９０℃から９５℃の間の温度まで加熱した。反応混合物を、反応が完了したと判断されるまで、９０℃〜９５℃の窒素雰囲気下で撹拌した。反応混合物中のＭＤＴＧの含有量は、ＨＰＬＣで３．７４％であった。反応混合物を８０℃まで冷却し、２−メチルテトラヒドロフラン（８７６ｍｌ）を加えて、混合物を２０℃〜２５℃に冷却し、ろ過して、塩が２−メチルテトラヒドロフラン（３６ｍｌ）で洗浄した。洗浄物を主溶液に混ぜ、混ぜた溶液は有機溶液中のＤＴＧの含有量が０．６８％になるまで食塩水（４２３ｍｌ）で洗浄した。有機溶液中のＮ−デメチルチオトロピウムの含有量は、ＨＰＬＣで９０．５８％であった。有機溶液を活性炭で処理し、活性炭をろ過し、２−メチルテトラヒドロフランで洗浄し、洗浄物を主溶液に混ぜた。混ぜた溶液を、４５℃以下の温度の真空下で、最終体積が７１ｍｌになるまで濃縮した。懸濁液を−２０℃〜（−１５℃）に冷却し、−２０℃〜（−１５℃）で１２時間以上撹拌し、生成物をろ過し、予め０℃〜５℃に冷却したイソプロパノール（９４ｍｌ）で洗浄して、乾燥した。ＨＰＬＣによる純度が９９．３６％のＮ−デメチルチオトロピウム（２０．２４ｇ）が得られた。

実施例２：粗臭化チオトロピウムの調製
Ｎ−デメチルチオトロピウム（６６ｇ、０．１７ｍｏｌ）をジメチルホルムアミド（３３０ｍｌ）に溶解し、溶液を０℃から５℃の間の温度まで冷却した。２−メチルテトラヒドロフラン（１３２ｍｌ、０．７２ｍｏｌ）のブロモメタン溶液を加え、その反応溶液を０℃〜５℃で一晩撹拌した。反応混合物中のＮ−デメチルチオトロピウムの含有量は、ＨＰＬＣで３．６％だった。次に、反応混合物を１０℃から１５℃の間の温度まで加熱し、この温度範囲で２時間以上撹拌した。反応混合物中のＮ−デメチルチオトロピウムの含有量は、１．７％に減少した。反応混合物を２５℃から３０℃の間の温度に加熱し、その温度範囲で１時間以上撹拌した。反応混合物中のＮ−デメチルチオトロピウムの含有量は、ＨＰＬＣで１．０％に減少した。２−メチルテトラヒドロフラン（５９４ｍｌ）を、予め０℃〜５℃に冷却した反応混合物に加え、懸濁液を０℃から５℃の間の温度を維持しながら１時間以上撹拌し、生成物をろ過して、予め０℃〜５℃の間の温度に冷却された２−メチルテトラヒドロフラン（２９７ｍｌ）で洗浄した。湿った生成物の純度は９９．４８％で、Ｎ−デメチルチオトロピウムの含有量は０．３３％だった（ＨＰＬＣで）。湿った生成物を、１時間以上、ジメチルホルムアミド（２９７ｍｌ）中で再スラリー化し、ろ過し、予め０℃〜５℃に冷却した２−メチルテトラヒドロフラン（２９７ｍｌ）で洗浄して、乾燥した。粗臭化チオトロピウム（８０．４ｇ、理論収率は９７．３％）は、純度が９９．７７％で、Ｎ−デメチルチオトロピウムの残量が０．１６％（ＨＰＬＣで）で、得られた。

実施例３：粗臭化チオトロピウムの再結晶化
粗臭化チオトロピウム（７９ｇ）を、還流温度でメタノール（３５５５ｍｌ）に溶解した。溶液をろ過し、ろ材はメタノールで洗浄した。ろ過した溶液を、最終体積が４７４ｍｌになるまで、真空下で濃縮した。混合物を３５℃から４５℃の間の温度に維持しながら、アセトン（７９ｍｌ）を添加した。混合物を、０℃から−５℃の間の温度に冷却し、０℃〜（−５℃）で２時間以上撹拌した。生成物を、ろ過し、予め−５℃から０℃の間の温度に冷却されたアセトン（６３ｍｌ）で洗浄した。湿った生成物は、真空下で一晩乾燥した後、真空下で、１１１℃で８時間以上乾燥した。図１に表されたＸＲＰＤ回折図と整合し、ＨＰＬＣによる純度が９９．８７％の無水結晶性臭化チオトロピウム（６２．９１ｇ）が得られた。得られた生成物中のＮ−デメチルチオトロピウムの含有量は、ＨＰＬＣで０．０３％だった。

実施例４：臭化チオトロピウムの微細化
臭化チオトロピウム（９ｇ）をエチル酢酸（８９．７ｇ）に懸濁させ、均一な懸濁液が得られるまで撹拌し、その後、１６サイクルを５ｋＰｓｉ（３４５バール）の圧力で操作される実験室規模の高圧キャビテーション設備（High Pressure Cavitation equipment）に懸濁液を送り込んだ。キャビテーション工程の後、次の工程で使用するために、懸濁液は保持容器（holding vessel）に移した。懸濁液は、撹拌しながら実験室規模のスプレー乾燥機に５ｍｌ／ｍｉｎの供給速度で送り込み、１００℃の温度で乾燥した。

図１１に示されているように、単離した生成物は、粒径分布がＤｖ１０＝０．７１μｍ、Ｄｖ５０＝２．８２μｍ、Ｄｖ９０＝５．２２μｍ、スパン（span）＝１．６の出発原料とあらゆる点で等しいＸＲＰＤを示した。

この発明によって得られた微細化された無水結晶性の臭化チオトロピウムは、粉末Ｘ線回折（X-ray powder diffraction）により分析した。粉末Ｘ線パターン（X-ray powder patterns）は、銅源（Ｃｕ／Ｋα＝１．５４０５６Å）を備えたＸ線回折システム［パナリティカル社のエクスパートプロ（PANalytical X’Pert PRO）］を用いて記録した。以下の表は、特性ピークを記録したものである。表１は、微細化した無水結晶性臭化チオトロピウムの粉末Ｘ線反射を示す。

Claims (29)

1. ｉ）不活性溶媒中で、シュウ酸スコピン（Ｘ）をジエチルアミンと反応させて、スコピン（ＩＩ）を生成し、
   

   

   ｉｉ）無機塩基の存在下、不活性溶媒中で、スコピンとメチルジ−（２−ジチエニル）グリコレート（ＭＤＴＧ）と反応させて、Ｎ−デメチルチオトロピウムを生成し、
   ｉｉｉ）不活性溶媒中で、Ｎ−デメチルチオトロピウムをブロモメタンと反応させて、臭化チオトロピウム（Ｉ）を生成し、
   

   

   ｉｖ）メタノールとアセトンとの混合物中で、臭化チオトロピウムを結晶化し、その後任意に、
   ｖ）生成した前記臭化チオトロピウムを微細化することを含む、臭化チオトロピウムの調製方法。
2. ｉ）前記ｉ）の工程におけるシュウ酸スコピンとジエチルアミンとの間の反応により生成するジエチルアンモニウム塩をろ過により除去し、
   ｉｉ）反応溶媒を交換することをさらに含む、請求項１に記載の方法。
3. ｉ）前記ｉｉ）の工程におけるスコピンとＭＤＴＧとの間の反応中に生成した無機塩をろ過により除去し、
   ｉｉ）Ｎ−デメチルチオトロピウム含有溶液を水または食塩水で洗浄し、
   ｉｉｉ）生じた有機溶液を濃縮して前記Ｎ−デメチルチオトロピウムを結晶化し、その後、前記Ｎ−デメチルチオトロピウムをろ過し乾燥して、ＨＰＬＣによる純度が９９．０％を超えるＮ−デメチルチオトロピウムを得ることをさらに含む、請求項１に記載の方法。
4. ｉ）Ｎ−デメチルチオトロピウムとブロモメタンとの間の反応により生成した臭化チオトロピウムは、反応混合物から沈殿し、その後、貧溶媒の添加によりさらに沈殿した臭化チオトロピウムであり、及び、任意に
   ｉｉ）該生成した前記臭化チオトロピウムは、不活性溶媒と貧溶媒との混合物中で再スラリー化され、
   ｉｉｉ）前記臭化チオトロピウムをろ過し且つ乾燥して、ＨＰＬＣによる純度が９９．４％以上の臭化チオトロピウムを単離する、請求項１乃至３のいずれかに記載の方法。
5. メタノールとアセトンとの結晶化により得られた前記臭化チオトロピウムは、ＨＰＬＣによる純度が９９．５％を超え、且つ単一で無水の結晶状態であることを特徴とする、請求項１乃至４のいずれかに記載の方法。
6. 前記ｉ）の工程の前記不活性溶媒は、ジクロロメタン及びアセトンからなる群から選択される、請求項１に記載の方法。
7. 前記不活性溶媒がアセトンである、請求項６に記載の方法。
8. 前記ｉ）の工程における前記反応は、３０℃から４５℃の間の温度で行われる、請求項１に記載の方法。
9. 前記反応のための前記ｉｉ）の工程の前記不活性溶媒は、ｎ−ヘプタンとジメチルホルムアミドとの混合物である、請求項１に記載の方法。
10. 前記反応のための前記不活性溶媒は、１０体積部のｎ−ヘプタンと１体積部のジメチルホルムアミドとの混合物である、請求項９に記載の方法。
11. 前記ｉｉ）の工程における前記無機塩基は、無水炭酸カリウム、無水炭酸セシウム、またはカリウムｔｅｒｔ−ブトキシドからなる群から選択されたものである請求項１に記載の方法。
12. 前記ｉｉ）の工程は、８０℃から１１０℃の間の温度で行われる、請求項１に記載の方法。
13. 前記ｉｉ）の工程における水または食塩水の洗浄後に得られる前記有機溶液は、活性炭により処理されて色素が除去される、請求項３に記載の方法。
14. 前記ｉｉｉ）の工程のメチル化反応のための前記不活性溶媒は、ジメチルホルムアミド、テトラヒドロフラン、２−メチルテトラヒドロフラン、アセトニトリル、アセトンとテトラヒドロフランとの混合物、及び酢酸エチルとテトラヒドロフランとの混合物からなる群から選択される、請求項１に記載の方法。
15. 前記不活性溶媒がジメチルホルムアミドである、請求項１４に記載の方法。
16. 前記ｉｉｉ）の工程のメチル化反応は、０℃から５℃の間の温度で行われ、次いで１０℃から１５℃の温度で行われ、次いで２０℃から２５℃の温度で行われる、請求項１に記載の方法。
17. 前記ｉｖ）の工程における前記臭化チオトロピウムの結晶化は、４５℃から６０℃の間の温度で、メタノール及びアセトン中で前記臭化チオトロピウムを溶解し、次いで０℃から−５℃の間の温度に冷却し、次いで前記臭化チオトロピウムをろ過により単離して乾燥することにより行われる、請求項１に記載の方法。
18. メタノール／アセトン結晶化より単離した湿った前記臭化チオトロピウムは、真空下で、４５℃から５５℃の間の第１の温度で乾燥され、次いで１００℃から１２５℃の間の第２の温度で乾燥される、請求項１７に記載の方法。
19. 前記臭化チオトロピウムの結晶化は、（ｉ）周囲温度（室温）でメタノール中に前記臭化チオトロピウムを溶解し、（ｉｉ）真空下でメタノール溶液を濃縮し、（ｉｉｉ）３５℃から６０℃の間に溶液の温度を維持しながらアセトンを添加し、（ｉｖ）前記溶液を０℃から−５℃の間の温度に冷却し、（ｖ）ろ過及び乾燥により前記臭化チオトロピウムを単離することにより行われる、請求項１７に記載の方法。
20. 前記ｖ）の工程の微細化の前に、臭化チオトロピウムは、前記臭化チオトロピウムが溶解しない溶液中で懸濁する、請求項１に記載の方法。
21. 前記不活性溶媒は、ヘプタン、酢酸エチル、またはアセトン、またはこれらの２種以上の溶媒の混合物から選択されたものである、請求項２０に記載の方法。
22. 前記ｖ）の工程における前記微細化は、キャビテーション及び／または粒子間衝突及び／または粉砕器内でのせん断応力によりもたらされる、請求項１に記載の方法。
23. キャビテーション及び／または粒子間衝突及び／またはせん断応力は、（ｉ）“Ｚ”型の単一または複数のスロット形状、及び／または、（ｉｉ）“Ｙ”型の単一もしくは複数のスロット形状、からなる群から選ばれる形状によって特徴づけられる微細な流路を懸濁液が通過することにより助長される、請求項２２に記載の方法。
24. さらに、粉体の状態で臭化チオトロピウムを単離する工程を含む、請求項１乃至２３のいずれかに記載の方法。
25. 前記単離する工程は、ろ過及びオーブン内での乾燥またはスプレー乾燥を含む、請求項２４に記載の方法。
26. 前記スプレー乾燥は、９０℃を超える乾燥温度で行われる、請求項２５に記載の方法。
27. 前記ｉｖ）の工程で前記結晶化により得られた臭化チオトロピウムの結晶状態は、前記ｖ）の微細化工程の間も維持される、請求項１に記載の方法。
28. 臭化チオトロピウムの結晶状態は無水物である、請求項２７に記載の方法。
29. 前記ｖ）の微細化工程で得られた結晶状態は、前記単離する工程の間も維持される、請求項２４に記載の方法。
    

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