JP6142459B2 - 6−クロロ−2,3,4,9−テトラヒドロ−1h−カルバゾール−1−カルボキサミドの調製プロセスおよびその前駆体 - Google Patents

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Description

本発明は、薬学的に許容可能な多形としてのrac−6−クロロ−2,3,4,9−テトラヒドロ−1H−カルバゾール−1−カルボキサミド(I)の新規調製プロセスおよびその中間体に関する。
化合物6−クロロ−2,3,4,9−テトラヒドロ−1H−カルバゾール−1−カルボキサミド(I)は、国際公開第2005/026112号(特許文献1)から、抗Sirt1活性を有することが知られており、そのため、Sirt1の阻害が有効と思われる任意の症状に対する薬物の調製に有用である。そのような症状として、癌、代謝性疾患(代謝症候群など)、I型糖尿病またはII型糖尿病、肥満、脂質異常症、高脂血症、アルツハイマー病、パーキンソン病、筋萎縮性側索硬化症、少なくとも原因の一部はポリグルタミン凝集によるものである神経変性症状(ハンチントン病など)、球脊髄性筋萎縮症(SBMAまたはケネディ病)、歯状核赤核淡蒼球ルイ体萎縮症(DPLA)、脊髄小脳失調症1型(SCA1)、脊髄小脳失調症2型(SCA2)、マシャド・ジョセフ病(MJD;SCA3)、脊髄小脳失調症6型(SCA6)、脊髄小脳失調症7型(SCA7)、および脊髄小脳失調症12型(SCA12)が挙げられるが、これらに限定されない。
化合物(I)は、調製方法に応じて、A型またはB型の結晶形であるいは非晶質体として、単離することができる。
A型は、溶媒を含まない(図1)、非吸湿性(図2)の形で、イソプロパノールから結晶化させることにより、または様々な極性プロトン性溶媒(メタノール、エタノール、イソプロパノール、または水など)ならびに酢酸エチルから室温で濃縮することにより得ることができる。A型は、以下により特性決定される:
・以下の表1に記載するとおりの突出したピークを有する、図3に示すX線回折パターン:
表1
・cm−1単位で表して約3448、3307、3277、1649、1306、および772に特性ピークを有する、図4に示すIR吸収スペクトル
・cm−1単位で表して約3450、3050、1649、1616、1476、1307、1194、901、831、323、および197に特性ピークを有する、図5に示すラマンスペクトル。
(約という用語は、本文脈において、値が、例えば±4cm−1まで変わり得ることを意味する)
・約183℃の融点
B型(図6のTGA曲線およびDSC曲線)は、非吸湿性の形(図7)で、アセトンまたはMEK(メチルエチルケトン)あるいはアセトンまたはMEKを含有する混合溶媒から室温で蒸発させることにより、得ることができる。
B型は、以下により特性決定される:
・以下の表2に記載するとおりの突出したピークを有する、図8に示すX線回折パターン
表2
・cm−1単位で表して約3389、1683、1405、および1313に特性ピークを有する、図9に示すIR吸収スペクトル
・cm−1単位で表して約1712、1623、1485、1313、1163、843、339、および212に特性ピークを有する、図10に示すラマンスペクトル。
(約という用語は、本文脈において、値が、例えば±4cm−1まで変わり得ることを意味する)
・約165℃の融点
化合物(I)の非晶質体は、そのXRPDパターン(図11)に鋭いX線回折ピークがないことにより特性決定され、凍結粉砕により得ることができる。
非晶質体は、容易にA型またはB型に変換させることができる。この変換は、A型にならエタノール、B型にならアセトンで、スラリーを形成させることで達成できる。次に、B型は、容易にA型に変換させることができる。この変換は、いろいろな温度でB型を水に加えてスラリーを形成させることで達成できる。
A型は、非吸湿性であり(図2)、長期にわたって安定している(表3および表4)ので、薬学的組成物に用いるのに適している。
A型は、様々な薬学的に許容可能な剤形に配合することが可能であり、そのような剤形は好ましくは経口投与用である。
化合物(I)の3段階調製法が、Napper et al.(2005)(特許文献1)に記載されている。
しかしながら、この方法は、大規模製造には適さない。この既知の方法の欠点の1つは、中間体をクロマトグラフィーにより精製する必要があることである。別の欠点は、第一工程で溶媒にエチルエーテルを使用することである。エチルエーテルは、工業規模では有害である。別の主要な制限要因は、非常に熱を発する第二工程が存在することである。このことは、大規模製造の安全要求事項に抵触する。特に、Napper et alが開示するプロセスの第二段階は、非溶媒和反応体を用いて式I’−a(式中、Rはエチルである)の化合物を式I−b’の化合物に変換するものであり、制御不能な発熱を伴う。この制御不能な発熱が、このプロセスを工業規模では危険なものにしている。
国際公開第2005/026112号
本発明は、先行技術の欠点を回避し、かつ工業規模で簡便に応用可能な、化合物(I)を得るプロセスを提供する。
本発明者らは、化合物(I’−a)と4−クロロアニリンの反応が、水と共沸混合物を形成する溶媒を用いて加熱するはるかに安全な条件下で実行可能であることを、予想外に見いだした。
したがって、第一の実施形態において、本発明は、以下のスキーム:
式中、Rは、C−Cの、直鎖、分岐鎖、または環状の、アルキル鎖であり、好ましくはエチルである、
に従って中間体(I’−b)を調製するプロセスを提供し、このプロセスは、化合物(I’−a)と4−クロロアニリンの反応が、水と共沸混合物を形成する溶媒中で加熱して行なわれることを特徴とし、水と共沸混合物を形成する溶媒は、好ましくは、キシレン、クロロベンゼン、シクロヘキサン、酢酸エチル、MTBE、トルエン、および好ましくはエタノールから選択される。
本発明を、以下の実施例および添付の図面によりさらに説明する。
図1は、A型のDSC曲線(上図)およびTGA曲線(下図)である 図2は、A型の吸収−脱離スペクトルである 図3は、A型のXPRDスペクトルである 図4は、A型のIRスペクトルである 図5は、A型のラマンスペクトルである 図6は、アセトンから単離したB型のDSC曲線(上図)およびTGA曲線(下図)である。 図7は、B型の吸収−脱離スペクトルである 図8は、B型のXPRDスペクトルである 図9は、B型のIRスペクトルである 図10は、B型のラマンスペクトルである 図11は、非晶質体のXPRDスペクトルである
上記の条件を用いた場合、本プロセスは、長期にわたる可能性がある。本発明者らは、kg規模の反応については完了するのに最長56時間も必要となる場合があることを明らかにした。本発明者らは、共沸蒸留により水を除去すると反応時間が顕著に短くなることを見いだした(実施例3および4を参照)。反応混合物で少なくとも2回共沸蒸留を行なうことにより最良の結果が得られる。
したがって、好適な実施形態において、上記で定義されるとおりの化合物(I’−b)の調製プロセスは、さらに、共沸蒸留により反応混合物から水を除去することを含む。
本発明者らは、粗生成物を無極性溶媒(シクロヘキサンなど)から結晶化させれば、化合物(I’−b)のクロマトグラフィーによる精製は回避できることも明らかにした。したがって、さらに好適な実施形態において、本発明のプロセスにより得られる化合物(I’−b)を含有する粗混合物は、無極性溶媒、好ましくはシクロヘキサンから結晶化される(実施例3および4を参照)。
本発明のさらなる実施形態において、中間体(I’−b)は、適切な溶媒中、アンモニアとの反応により、化合物(I)に変換される:
当該化学者は、この工程を、化合物(I’−b)と適切に保護したアミン誘導体との反応、続いてこのアミンの脱保護により化合物(I)を得る2工程の手順に容易に置き換えることができるだろう。
変換工程(I’−b)→(I)を行なうときに用いる溶媒の選択は、反応収率に影響する。本発明者らは、この工程は、溶媒に水を用いて行なうべきではないことを明らかにした。なぜならエステル(I’−b)の一部がその等価な遊離酸に変換されるからである。反応を行なうときに用いるのに特に適した溶媒は、エタノールおよびメタノールであり、反応がより短い時間で完了する点でメタノールが好ましい。メタノールを用いる場合、アンモニアは、純粋なまま加えても、メタノール溶液として加えてもよいが、純粋なまま加えるのが好ましい(実施例5および6)。
化合物(I)には、さらに以下の処理を行なうことができる:
a)反応混合物からどのような未反応アンモニアも除去する工程
b)反応混合物から化合物を沈殿させる工程
c)沈殿物を適切な溶媒から再結晶させて、A型結晶の式(I)の化合物を得る工程。
工程a)は、減圧蒸留および/または加熱および/または反応混合物に不活性ガスを吹き込むことにより行なうことができる。
工程b)は、水を反応混合物に加えることにより行なうことができる。
工程c)の適切な溶媒の例としては、酢酸エチル、水、メタノール、エタノール、およびイソプロパノールがあり、イソプロパノールが好適である。
GMPグレードのA型を得る必要があるならば、2回以上の結晶化を続けて行なうことが望ましいと思われる。本発明者らは、工程b)で生じた粗沈殿物を、MEK/シクロヘキサンから結晶化させ、それから工程c)を行なえば、GMPグレードの物質をたった2回の再結晶で得ることができることを明らかにした(実施例7)。
このとおり、本発明のプロセスは、最終生成物をクロマトグラフィーで精製する必要がなく、かつA型結晶の化合物(I)を得ることができる。
出発化合物(I’−a)は、DCM中、0〜5℃で、臭素と式I’−cの化合物を等モル量で反応させることで得ることができる:
あるいは、化合物(I’−a)は、0〜10℃で、無溶媒の等モル量の化合物(I’−c)を撹拌しながら、そこに気体の臭素を少しずつ加えることにより得られる。
いずれのやり方にしろ、工業規模では有害であるエチルエーテルを溶媒に用いることは回避され、塩素化溶媒廃棄物の量を除去することにより環境への影響も小さくなる。
溶媒としてDCMが含まれる第一段階手順((I’−c)→(I’−a))
ジャケットを装着した20L反応器に、エチル−2−シクロヘキサノン−カルボキシラート(2kg、11.75mol)およびDCM(6L)を投入して0〜5℃に冷却した。反応温度を0〜5℃に保ちながら、臭素(1877.8g、11.75mol、1当量)を2.5時間かけてポンプで投入した。次いで、反応液をさらに2時間0〜5℃に保ち、それから試料採取した。(GC面積%:エチル−2−シクロヘキサノン−カルボキシラート1.7%、3−ブロモ−2−オキソ−シクロヘキサンカルボン酸エチルエステル76.4%)。
水(5L)で反応をクエンチし、発熱を放置して温度を20〜25℃まで上昇させた。有機層(下層、濁黄色、10.78kg)を、無色透明の水層(5.97kg)と分離した。有機層を飽和重炭酸ナトリウム溶液(4kg)で洗い、分離した(有機層(10.43kg)および水層(4.2kg))。有機層を減圧濃縮して油状物とし、エタノール(2L)を加えた。次いで、エタノールを減圧蒸留で除去して、橙色油状物を得た(2950.9g)。
粗生成物収率=100.8%
純度(GC面積%)=ケトエステル2.4%、不明(9.6分)6.6%、3−ブロモ−2−オキソ−シクロヘキサンカルボン酸エチルエステル89.6%。
溶媒を使用しない第一段階手順
エチル−2−シクロヘキサノン−カルボキシラート(497kg)を0℃に冷却し、撹拌しながら臭素を9時間かけて加える。このとき温度は0℃±10℃に維持する。加え終わったら、混合物を0℃で4時間撹拌し(GCによる出発物質含量は2.8%)、次いで20℃まで昇温させて、反応混合物中に窒素を吹き込み、HBrガスを追い出す。次いで、反応混合物を5℃でさらに25時間撹拌する(滴定によるHBr含量は0.8%)。6−クロロ−2,3,4,9−テトラヒドロ−1H−カルバゾール−1−カルボン酸エチルエステルをドラム缶に詰め、次の工程でそのまま使用するまで0℃で貯蔵する。
粗生成物の収率:730.4kg(100%)
純度(内部標準に3,4−ジメトキシベンゼンを用いH−NMRで測定):87%w/w。
中間共沸蒸留を行なわない第二段階手順((I’−a)→(I’−b))
ジャケットを装着した20L反応器に、4−クロロアニリン(2473.5g、19.39mol、2.1当量)およびエタノール(13.8L)を投入し、加熱還流させた(80℃)。還流させながら、3−ブロモ−2−オキソ−シクロヘキサンカルボン酸エチルエステル(2300g、9.23mol、1.0当量)を3時間かけて加えた(試料を採取した:338.3g、収率2.2%)。反応物の還流を続けて56時間後に反応が完了したと見なされた(HPLC面積%:中間体2.9%、6−クロロ−2,3,4,9−テトラヒドロ−1H−カルバゾール−1−カルボン酸エチルエステル88.7%)。
温度を50℃未満に維持しながら、溶媒を蒸留して除去した。残渣にシクロヘキサン(10.58L)および水(4.6L)を加え、混合物を50〜55℃に加熱した。暗紫色の水層を暗褐色有機層と分離した。有機層を、50〜55℃で、2MのHClで洗い(3×4.6L)、有機層から試料を取ってアニリン含量を求めた(LCMSでは検出されず、6−クロロ−2,3,4,9−テトラヒドロ−1H−カルバゾール−1−カルボン酸エチルエステルについては、仕様は<1%)。有機層を、50〜55℃で、飽和塩化ナトリウム溶液(1×4.6L)、続いて飽和重炭酸ナトリウム溶液(1×4.6L)、そして最後に水(1×4.6L)で洗った。次いで、共沸蒸留により水を除去して暗褐色溶液を乾燥させた(KF=0.02%、仕様は<0.5%)。次いで溶液を15℃に冷却し、それから濾過して単離した。フィルターケーキを冷シクロヘキサン(15℃)で洗い、湿った緑色生成物を50℃で16時間乾燥させた。6−クロロ−2,3,4,9−テトラヒドロ−1H−カルバゾール−1−カルボン酸エチルエステル固形物を緑色結晶固体として単離した(1636g)。
重量=1636g、収率=63.8%、純度は、LCMS(210nm)=99.4%、HPLC(215nm)=97.6%。
2回の中間共沸蒸留を行なう第二段階手順
4−クロロアニリン(266kg)をEtOH(1425l)に加えた溶液を加熱して還流させ(76℃)、還流(76〜80℃)した状態で撹拌しながら、3−ブロモ−2−オキソ−シクロヘキサンカルボン酸エチルエステル(240kg)を1時間40分かけて加えた。還流(80℃)を5時間続け、次いでEtOH(200l)を加え、溶媒(200l)を留去した。EtOH(140l)を加え、続いて溶媒(140l)を留去した。次いで、反応混合物をさらに17時間加熱還流させ、その後、溶媒(1400l)を減圧下60±5℃で留去する。
次いで、45〜59℃で撹拌しながら、シクロヘキサン(1122l)を加える。このシクロヘキサン溶液を52〜59℃で撹拌しながら、これに水(482l)を加える。層を分離させ、水相を廃棄する。次いで、有機相(54〜58℃に維持する)を、水(184l)と濃HCl(48l)の混合液で5回洗い、続いて、水(240l)、重炭酸ナトリウム(25kg)の水(250l)溶液、最後に水(480l)で洗う。
次いで、温めた(55〜57℃)溶液にさらにシクロヘキサン(453l)を加え、続いて溶媒(453l)を蒸留することにより、水を共沸除去する。次いで、反応混合物を、2時間かけて40℃まで、2時間かけて10℃まで、段階的に冷却し、1.5時間5〜10℃に維持して、6−クロロ−2,3,4,9−テトラヒドロ−1H−カルバゾール−1−カルボン酸エチルエステルを結晶化させる。遠心分離後、固体をシクロヘキサン(731l)からもう1回再結晶化させ、遠心分離しドラム缶に詰めて、それ以上の乾燥は行なわずに次の工程に用いる。収量:183kg。LOD(実験室試料で測定して):10%、収率=70.8%、純度(HPLC):99.4%。
アンモニアのメタノール溶液を用いる第三段階手順((I’−b)→(I))
3リットルのオートクレーブに、6−クロロ−2,3,4,9−テトラヒドロ−1H−カルバゾール−1−カルボン酸エチルエステルおよびアンモニアのメタノール溶液(7N)を投入し、60〜65℃に加熱した(圧力は2.3barに達した)。次いで、反応混合物を48時間この温度に維持し、次いで20〜25℃に冷却して、試料を取って完了したかどうか調べた。反応は完了したと判断された(LCMS(210nm、面積%):6−クロロ−2,3,4,9−テトラヒドロ−1H−カルバゾール−l−カルボン酸メチルエステル1.4%、6−クロロ−2,3,4,9−テトラヒドロ−1H−カルバゾール−1−カルボン酸アミド96.7%:HPLC(215nm、面積%):6−クロロ−2,3,4,9−テトラヒドロ−1H−カルバゾール−1−カルボン酸メチルエステル0.6%、6−クロロ−2,3,4,9−テトラヒドロ−1H−カルバゾール−1−カルボン酸エチルエステル0.3%、6−クロロ−2,3,4,9−テトラヒドロ−1H−カルバゾール−1−カルボン酸アミド97.8%)。反応溶液を3Lフランジ反応器に移し、スパージ管を介して窒素を3時間溶液中に吹き込んだ。この過程の間、生成物が溶液から沈殿した。次いで、混合物を加熱還流させ、大気圧での蒸留によりメタノール(505ml)を除去した(蒸留は、頂部温度42℃/ポット温度46℃で開始し、頂部温度60℃/ポット温度63℃で終了)。次いで、還流する反応温度を維持しながら水(270ml)を15分かけて少しずつ加えた(加えている間に生成物が沈殿した)。混合物を0〜5℃に冷却し、この温度に1時間維持した。生成物を濾過して単離し、湿ったフィルターケーキを冷(5℃)メタノール/水の1:1混合液(120ml)で洗った。粗6−クロロ−2,3,4,9−テトラヒドロ−1H−カルバゾール−1−カルボン酸アミドを、湿った灰色結晶固体として単離した(305.59g)。
重量=305.59g、Str=75.6%(LODを考慮に入れて)、収量=231.02g(86%)。
湿った粗6−クロロ−2,3,4,9−テトラヒドロ−1H−カルバゾール−1−カルボン酸アミド(305.59g、231.02g、100%)を、2−プロパノール(1975.2g)に加えて加熱還流させた(82℃、生成物は約74℃で溶解した)。2−プロパノール(200ml)を大気圧下で蒸留して除去し、溶液を約60℃に冷却した。次いで、溶液に種結晶を入れ、生成物を結晶化させた。次いで、混合物を1時間60℃に維持し、次いでゆっくりと0〜5℃に冷却した。混合物をこの温度に1時間維持した。生成物を濾過して単離し、湿ったフィルターケーキを冷(5℃)IPA(250ml)で洗った。次いで、湿った固体を60℃で16時間乾燥させて、オフホワイト結晶固体を得た(189.95g)。
重量=189.95g(結晶化では82.2%、6−クロロ−2,3,4,9−テトラヒドロ−1H−カルバゾール−1−カルボン酸アミド全体では70.7%)。
純度
LCMS(210nm)=100%
HPLC(215nm)=100%
水分量(KFによる)=0.05%
LOD=0.5%
純アンモニアを用いる第三段階手順
6−クロロ−2,3,4,9−テトラヒドロ−1H−カルバゾール−1−カルボン酸エチルエステル(183kg)をMeOH(850l)に加えた溶液を、加圧容器に入れ、5±5℃に冷却し、5±5℃で撹拌しながら、これにアンモニア(328kg)を4時間かけて加えた。次いで、温度を45±5℃に上げ(内部圧4bar)この温度に47時間維持した(HPLCによる確認:残留出発物質なし)。
溶液を0〜10℃に冷却し、濾過しながら非加圧容器に移し、4時間かけて45±5℃に温め、この温度にさらに12時間維持して、過剰のアンモニアのガス抜きを行なった。60℃で木炭処理(8kg)し、濾過し、MeOH(150l)で洗い、溶媒(300l)を蒸留してから、水(200l)を加え、混合物を3±3℃に冷却して、6−クロロ−2,3,4,9−テトラヒドロ−1H−カルバゾール−1−カルボン酸アミド生成物を沈殿させた。続いて再結晶化させるため、固体を遠心分離して、ドラム缶に詰めた。収量:142kg。LOD=16%、これは乾燥物質119kgに相当する(理論量の81.3%)。
この物質を、メチルエチルケトン(407kg)に溶解させて、加熱還流させ、これにシクロヘキサンを68〜77℃で15分かけて加える。混合物を68℃で1.5時間撹拌し、次いで2時間かけて0℃に冷却する。遠心分離により固体を単離する(146kg、湿潤)。
固体を2−プロパノールに懸濁させ、2時間20分加熱還流させ(完全に溶解させる)、次いで2.5時間かけて0±5℃に冷却し、0±5℃に1時間維持する。固体を遠心分離し、次いでパドル乾燥機に入れて18時間乾燥(20〜49℃、28〜86mbar)させて最終生成物を得る(88.3kg)。
シクロヘキサン/MEKから結晶化、続いてイソプロパノールから再結晶化させると、2回続けてイソプロパノールから結晶化させるよりも純度の高い物質が得られる
工程b(請求項8)から得られた同一バッチを等分割して、以下の表に記載のとおりに2回結晶化させた。
表3および表4:A型の安定性データ:A型結晶の化合物(I)を、二枚重ねのポリエチレン袋に詰め(ひも/安全タイで締める)、Curtec社の3.6Lケグ(HDPE)の内部に入れて、典型的な薬物貯蔵条件をシミュレートした。安定性試験は、40℃/75%RH(表3)および25℃/60%RH(表4)で行なった。
表3
表4

Claims (13)

  1. 以下のスキーム:

    式中、Rは、C−Cの、直鎖、分岐鎖、または環状の、アルキル鎖であり
    化合物(I’−b)の調製プロセスであって、
    化合物(I’−a)と4−クロロアニリンとの反応が、水と共沸混合物を形成する溶媒中で加熱して行なわれ
    前記溶媒は、キシレン、クロロベンゼン、シクロヘキサン、酢酸エチル、MTBE、トルエン、およびエタノールから選択され、
    前記反応から生じる前記水は、共沸蒸留により除去されることを特徴とする、プロセス。
  2. 化合物(I’−a)および化合物(I’−b)中、Rがエチルである請求項1に記載のプロセス。
  3. 無極性溶媒から化合物(I’−b)を結晶化することをさらに含む、請求項1または請求項2に記載のプロセス。
  4. 前記無極性溶媒は、シクロヘキサンである、請求項に記載のプロセス。
  5. 化合物(I)


    の調製プロセスであって、
    請求項1からのいずれか1項に記載の化合物(I’−a)から化合物(I’−b)への変換、続いて化合物(I’−b)とアンモニアの反応を含む、プロセス。
  6. 前記反応は、エタノールおよびメタノールから選択される溶媒中で行なわれる、請求項に記載のプロセス。
  7. 化合物(I)はさらに、以下の処理:
    a)前記反応混合物からどのような未反応アンモニアも除去する工程
    b)該反応混合物から化合物(I)を沈殿させる工程
    c)該沈殿物を適切な溶媒から再結晶させてA型結晶の化合物(I)を得る工程、
    を受ける、請求項5から6のいずれか1項に記載のプロセス。
  8. 工程a)は、減圧蒸留および/または加熱および/または前記反応混合物に不活性ガスを吹き込むすることにより行なわれる、請求項に記載のプロセス。
  9. 工程b)は、前記反応混合物に水を加えることにより行なわれる、請求項に記載のプロセス。
  10. 工程c)で用いられる前記溶媒は、酢酸エチル、水、メタノール、エタノール、およびイソプロパノールから選択される、請求項に記載のプロセス。
  11. 工程c)を行なう前に、工程b)から得られる前記粗沈殿物をMEK/シクロヘキサン混合溶媒から結晶化させる工程をさらに含む、請求項7から10のいずれか1項に記載のプロセス。
  12. 化合物(I’−a)は、DCM中、0〜5℃で、臭素と式I’−cの化合物を等モル量で反応させることで得るものである、請求項1またはに記載のプロセス:
  13. 化合物(I’−a)は、0〜10℃で、無溶媒の化合物(I’−c)を撹拌しながら、そこに等モル量の気体の臭素を少しずつ加えることで得るものである、請求項1またはに記載のプロセス。
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