KR100332399B1

KR100332399B1 - 메토프롤롤 라세미체로부터 메토프롤롤 에난티오머의 제조방법

Info

Publication number: KR100332399B1
Application number: KR1019990005820A
Authority: KR
Inventors: 김경호; 마응천; 조명행; 김현주
Original assignee: 김경호; 마응천; 조명행
Priority date: 1999-02-22
Filing date: 1999-02-22
Publication date: 2002-04-13
Also published as: KR20000056470A

Abstract

본 발명은 메토프롤롤 라세미체(metoprolol racemate)로부터 메토프롤롤 에난티오머(enantiomer)를 제조하는 방법에 관한 것으로, 구체적으로는 1) 메토프롤롤 라세미체에 광학이성체화 시약 MCF(menthyl chloroformate)를 가하여 (±)-다이에스테레오머(diastereomers)를 얻는 단계; 2) (±)-다이에스테레오머 혼합물을 HPLC(high performance liquid chromatography)를 이용하여 (+),(-)-다이에스테레오머로 분리하는 단계; 3) 분리된 (+),(-)-다이에스테레오머를 가수분해하여 에난티오머를 얻는 단계로 구성되며, 종래의 비대칭합성법(asymmetric synthesis)이나 키랄 크로마토그래피(chiral chromatography)에 비하여 라세미화(racemization)없이 높은 수득율을 나타낼 뿐만 아니라 간단하고 빠른 방법으로 고순도의 메토프롤롤 에난티오머를 경제적으로 얻을 수 있는 방법이다.

Description

메토프롤롤 라세미체로부터 메토프롤롤 에난티오머의 제조방법{Process for preparative resolution of metoprolol enantiomer}

본 발명은 1-이소프로필아민-3-[4-(2-메톡시에틸)페녹실]-2-프로판올 (이하 '메토프롤롤'이라 한다.)로부터 화학식 1로 표시되는 메토프롤롤 에난티오머(S-(-)-메토프롤롤 및 R-(+)-메토프롤롤)을 제조하는 방법에 관한 것이다.

메토프롤롤은 고혈압, 심부정맥, 천식에 사용되는 심장선택성 β₁-아드레날린 차단제(β₁-adrenergic blocker)이다. 이 약물은 부제(비대칭)중심을 갖는 키랄 (chiral)약물로서 S-(-)-메토프롤롤과 R-(+)-메토프롤롤이 존재하며, 각각의 에난티오머는 상이한 약물동태학적 성질과 약물역학적 성질을 보인다.

현재 시판되고 있는 상당수의 의약품은 여러개의 입체이성체의 혼합물인데,의약이 발달함에 따라 입체이성체 중에서 생리효과가 있는 것은 한 개의 입체이성체뿐이고, 오히려 다른 이성체는 효과가 없거나 부작용으로 인해 방해가 된다는 것이 밝혀지고 있다. 입체이성체는 물리,화학적 성질에 있어 동일하고 오직 편광에 대해 회전하는 방향만이 다를 뿐이지만, 생명체내에서는 두 이성체가 각각 다른 물질로 인식되어 의약품, 농약, 향료 등 생리활성물질로는 하나의 이성체만이 작용하고 다른 이성체는 활성이 없거나 부작용 또는 활성저해를 나타내고 있다. 따라서 입체이성체의 혼합물로부터 약효가 있는 이성체만을 분리하거나 다른 합성경로를 통해 합성이 가능하다면 상용약량을 반으로 줄일 수 있으며 각종 부작용도 최소화할 수 있게 될 것이다.

이에 따라 근래에는 두 가지의 입체이성체가 가능한 화합물에 대해서는 약리효과가 뛰어난 하나의 입체이성체 즉 키랄 화합물만을 약품으로 등록허가하는 것이 검토되고 있으며, 2000년대 초반에는 제조되는 의약품의 75%이상이 광학이성체가 될 것으로 전망하고 있다.

이에 순수한 입체이성체의 제조가 요구되며, 순수한 에난티오머를 제조하는 방법을 개발하기 위한 많은 연구가 진행되어 왔다. 입체이성체의 혼합물로부터 특정이성체만을 분리하는 방법에는 자연으로부터 얻거나 분리(resolution)하는 방법이 있다. 그러나 종래 사용해오던 분리방법은 두 광학이성체 중 하나를 버려야 하며 분리공정에 값비싼 다른 키랄화합물을 사용해야 하는 등 번거롭거나 비용이 많이 들기 때문에 요즈음은 바로 원하는 이성체만을 생산하게 하는비대칭합성법(asymmetric synthesis)이 광범위하게 사용되고 있다.

비대칭합성법은 키랄중심이 형성되는 동안 키랄정보를 전달하는 광학촉매들을 이용하여 원하는 광학이성체만을 제조하는 방법이다. 그러나 이러한 비대칭합성법은 값비싼 광학활성물질을 출발물질로 하고 있으며 합성공정또한 복잡하여 합성공정 중에 다시 라세미화가 될 가능성이 있는 등의 문제가 있다.

그밖에도 키랄고정상을 이용한 크로마토그래피(chromatographic chiral separation)방법등이 있는데, 크로마토그래피법은 키랄정보를 전달하는 매개물이 소실되지 않아 반복사용이 가능하고 공정이 간단하다는 잇점이 있지만 몇몇 화합물에만 선택적으로 사용되므로 다른 화합물에는 적용하지 못하는 단점이 있다.

메토프롤롤은 몇몇의 β-차단제와 마찬가지로 두 가지 이성질체 중에서 S-에난티오머가 보다 강력한 효과를 나타내는데, 구체적으로 보면 S-(-)-메토프롤롤이 R-(+)-메토프롤롤에 비해 심장에서 33배의 강력한 효과를 보이는 것으로 알려져 있다(Nathanson,J.A.: Stereospecific of beta adrenergic antagonists : R-enantiomers show increased selectivity for beta-2 receptors in cilliary process.J.pharmacol.exp.Ther.245(1), 94(1988)). 또한 β-차단제 사용시 나타나는 말초순환장애, 혈당대사 및 안내압의 변경등의 부작용은 R-에난티오머에 의한 것으로 보고되어 있다( Stoschitzky, K., Lindner,W. and Kiowski,W.:

Stereoselective vascular effects of the (R)- and (S)-enantiomers of propanolol and atenolol,J. Cardiovasc.Pharmacol.25,268(1995)).

이처럼 에난티오머들의 약물동태학 및 약물역학적 특성이 현저하게 다르므로 각 에난티오머의 동역학을 연구하는 것이 중요하며 나아가 각 에난티오머로서의 단독투여를 위해서는 키랄 의약품의 에난티오머 제조가 필수적이다.

메토프롤롤 에난티오머의 제조방법으로는 메토프롤롤 라세미체를 사이클릭 카바민산염(cyclic carbamate) 또는 모노에스테르(monoester)로 유도한 후 가수분해하는 크로마토그래피적 방법(Isakson,R. and Lamm,B.:Semi preparative separation of cyclic carbamates of beta blocking agents by Liquid chromatography on swollen microcristalline triacetylcellulose. J.Chromatogr. 362(3), 436(1986))과 촉매를 이용한 비대칭합성법 (Shibazaki ,M. and Sasai, H.

: Catalysts for asymmetric synthesis and preparation of (S)-metoprolol.Jpn.

Kokai Tokyo koho JP 06,306,026(1994))이 보고되어 있다. 그러나 이삭슨 등(Isakson et al.)에 의한 방법은 수득율이 낮고 제조되는 규모가 적으며, 비대칭합성법은 합성촉매의 선택 및 라세미화등의 많은 문제점을 가지고 있다.

따라서 아직 공업적으로 적용할 만한 높은 수득율의 에난티오머의 제조방법이 확립되어 있지 못한 실정이다.

본 발명자들은 상기의 문제점들을 해결하면서 광학적으로 순수한 메토프롤롤 에난티오머를 얻기 위해 키랄 유도체화 시약으로서 매우 경제적이며, β-차단제와의 반응조건을 맞추기가 용이하고, 높은 반응율로 안정한 다이에스테레오머를 형성시키는 광학활성 유도체화 시약[(-)-menthyl chloroformate, MCF]을 이용하여 다이에스테레오머를 제조하고 크로마토그래피로 분리한 다음 각 다이에스테레오머를 알칼리 가수분해하는 방법을 통해 메토프롤롤 라세미체로부터 메토프롤롤 에난티오머를 제조함으로써 본 발명을 완성하였다.

본 발명은 메토프롤롤로부터 라세미화(racemization) 없이 높은 수득율로 메토프롤롤 에난티오머를 제조하는 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

도 1 은 각 다이에스테레오머의 HPLC 크로마토그램이고,

(A) : S-(-)-메토프롤롤-(-)-MCF의 피크(peak)

(B) : R-(+)-메토프롤롤-(-)-MCF의 피크

도 2 는 촉매의 종류가 R-(+)-메토프롤롤의 가수분해에 미치는 영향을 나타낸 그래프이며,

도 3 은 반응온도가 S-(-)-메토프롤롤-(-)-MCF의 가수분해에 미치는 영향을 나타낸 그래프이고,

(A) : S-(-)-메토프롤롤-(-)-MCF

(B) : S-(-)-메토프롤롤

도 4 는 키랄(chiral) 크로마토그래피를 이용하여 각 메토프롤롤 에난티오머의 광학적 순도를 조사하여 나타낸 것이다.

(A) 라세믹(racemic) 메토프롤롤

(B) R-(+)-메토프롤롤

(C) S-(-)-메토프롤롤

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에서는

1) 메토프롤롤 라세미체에 광학이성체화제 MCF(menthyl chloroformate)를 가하여 (±)-메토프롤롤-(-)-MCF 다이에스테레오머(diastereomers)를 얻고,

2) (±)-다이에스테레오머 혼합물을 HPLC(high performance liquid chromatography)를 이용하여 (+),(-)-다이에스테레오머로 분리하며,

3) 분리된 (+),(-)-다이에스테레오머를 알칼리로 가수분해하여 에난티오머를 얻는다.

이상의 제조과정을 상세하게 설명하면 다음과 같다.

단계 Ⅰ. 메토프롤롤로부터 광학이성체인 (±)-다이에스테레오머의 제조

우선 메토프롤롤 타르타르산염(metoprolol tartrate)에 광학이성체화 시약인 MCF를 반응시켜 광학활성을 가지는 (+)-다이에스테레오머인 R-(+)-메토프롤롤-(-)-MCF와 (-)-다이에스테레오머인 S-(-)-메토프롤롤-(-)-MCF를 혼합물형태로 얻는다. 이 반응에서는 메토프롤롤과 MCF의 반응비율이 중요한데 1:12가 바람직하고, 용매로는 아세토니트릴(acetonitrile)을 사용한다.

본 발명에서 사용되는 MCF는 광학이성체화 시약으로서 가격이 저렴하고, 반응이 실온에서 특정 촉매없이도 이루어지며 반응시간이 3~4분으로 짧은 장점이 있다. 또한 이에 의해 형성된 다이에스테레오머는 실온에서 매우 안정하여 장기간 보관이 가능하고 가수분해시 높은 온도의 강알칼리를 가하여도 라세미화가 일어나지 않으며 신속히 분해되는 등 기존의 시약보다 가격, 반응조건 및 수득율 면에서 뛰어나다.

단계 Ⅱ. (±)-다이에스테레오머 혼합물로부터 (+),(-)-다이에스테레오머 분리

고정상으로 이너트실 ODS-2(Inertsil octadecylsilane-2)를 사용하고 이동상으로는 물/메탄올 혼합용매를 사용한 HPLC를 이용하여 (±)-다이에스테레오머로부터 각각의 다이에스테레오머를 분리한다. 고정상으로 ODS를 사용함으로써 비용을줄일 수 있으며 또한 전과정동안 라세미화의 가능성을 없앤다. 분리된 각각의 다이에스테레오머는 HPLC를 사용하여 순도를 측정한다. (도 1참조)

단계 Ⅲ. (+),(-)-다이에스테레오머로부터 (+),(-)-에난티오머의 제조

분리된 각각의 다이에스테레오머를 알칼리로 가수분해하여 (-)-MCF가 제거된 에난티오머를 얻는다. 특히 진한 농도의 알칼리 하에서 가장 효율적인 가수분해반응이 진행되며, 실온에서 반응을 진행시킬 경우 지나치게 많은 시간이 필요하므로 고온의 조건하에서 반응시키는 것이 바람직하다.

(1)가수분해 촉매의 결정

10㎖용 병(vial)에 1,4-다이옥산(dioxane) 2.5㎖을 용매로 하여 다이에스테레오머 1.5㎎을 용해한 후 가수분해 촉매제로서 1.5M-NaOH, 0.5M-NaOH, 5% LiOH, 10% LiOH, 2M-H₂SO₄를 각 2.5㎖씩 가한 후 실온에 방치하였다. 일정시간 경과 후 각각의 시료 일정양을 취하여 가수분해되지 않은 다이에스테레오머의 양을 HPLC(ODS-3, 78% 메탄올)로 측정하였으며, 가수분해 후 생성된 메토프롤롤의 양을 HPLC(ODS-2, 물/메탄올/아세트산/트리에틸아민=79/20/1/0.1)로 측정하여 시간에 따른 가수분해율을 구하고 비교함으로서 가장 효율적인 가수분해 촉매제를 검토하였다. (도 2참조)

그 결과 NaOH, LiOH등 알칼리를 사용하였을 경우에는 시간이 경과함에 따라 다이에스테레오머의 피크가 감소하는 것을 보여주었으나, H₂SO₄즉 산을 사용하였을 경우에는 유의성 있는 감소를 볼 수 없었다. 또한 NaOH의 경우 진한 농도에서 가수분해반응이 빠르게 진행되었다. 따라서 (-)-MCF에 의해 형성된

메토프롤롤-(-)-MCF 다이에스테레오머는 알칼리 하에서 가수분해 되며, 특히 진한 농도의 알칼리하에서 가장 효율적인 가수분해반응이 진행됨이 확인되었다.

(2) 가수분해 온도의 결정

실온에서 1.5M-NaOH와 10%LiOH를 사용하여 다이에스테레오머를 가수분해 하였을 때 다이에스테레오머가 90% 이상 감소되는 데 500시간(20일)이상이 소요되어, 실제 가수분해 공정상에서 많은 어려움을 나타낸다. 이를 극복하기 위해 가수분해 온도를 변화시켜 보았고, 온도변화에 따른 다이에스테레오머 감소율 및 메토프롤롤 생성율을 아래와 같이 조사하였다.

우선 10㎖용 병에 1,4-다이옥산 2㎖, 각 다이에스테레오머 약 1.2㎎, 가수분해 촉매제로 1.5M-NaOH 2㎖를 가한 후 각각의 시료를 50℃,70℃,100℃에 방치하였다. 50℃,70℃의 반응조건은 수조(water bath)를 이용하였으며, 100℃의 반응조건은 100℃로 설정된 블록 히터(block heater)를 사용하였다. 일정시간 경과 후 위와 동일한 HPLC 분석 방법으로 시료 일정량을 취하여 반응되지 않은 다이에스테레오머의 양과 반응 후 생성된 메토프롤롤의 양을 측정하였고, 이로서 온도변화에 따른 다이에스테레오머의 가수분해율을 비교검토하였다. (도 3참조)

그 결과 50℃ 하에서 가수분해 반응을 진행시키는 경우, diastereomer가 90% 이상 감소하는데 80 시간이 소요되었으며, 70℃ 하에서는 20시간 소요되었다. 100℃ 하에서는 5시간 경과한 후에 다이에스테레오머의 피크를 볼 수 없었다. 다이에스테레오머의 가수분해에 의해 생성된 메토프롤롤의 HPLC에 의한 측정에서도 100℃하에서의 가수분해는 10시간이내에 90%의 수득율을 보여 주었다. 따라서, 높은 온도하에서 가수분해 반응을 진행시킬수록 가수분해 효율이 좋아 단시간내에 반응을 수행할 수 있음을 알 수 있다.

상기(1),(2)에서 살펴본 바와 같이 메토프롤롤-(-)-MCF 다이에스테레오머를 가수분해하는 경우, 진한 농도의 알칼리용액에서 높은 온도로 반응시키는 것이 바람직하다.

단계 IV.메토프롤롤 (+),(-)-에난티오머의 정제

가수분해를 통해 얻어진 각 에난티오머는 에틸 아세테이트(ethyl acetate)로 반복추출하고 얻어진 에틸 아세테이트 층을 감압농축하여 부피를 줄인 다음, 메탄올(MeOH)에 용해한 후 HPLC를 이용하여 불순물을 제거하고 다시 에틸 아세테이트로 반복 추출, 감압농축하여 순수한 황색겔상의 에난티오머를 얻는다.

각각의 에난티오머 형성과정에서 라세미화가 일어났는지를 조사하기 위해, S-(-)-메토프롤롤-(-)-MCF (S-diastereomer, 순도 99.95%), R-(+)-메토프롤롤-(-)-MCF(R-다이에스테레오머, 순도 99.39%) 각 1.2㎎에 용매로 사용되는 1,4-다이옥산을 2㎖ 가하여 용해시킨 후 가수분해 촉매제 1.5M-NaOH, 10%-LiOH를 2㎖ 가하고 100℃에서 53시간 방치하였다. 53시간 경과한 후 각각의 시료를 100㎕취하고 에틸 아세테이트 1㎖로 반복추출 후 키랄-HPLC (고정상 Chiralcel-OD, 이동상 n-헥산/에탄올/디에틸아민이 각 90/10/0.1%)로 분석하여 생성된 각각의 메토프롤롤 에난티오머의 ee(enantiomeric excess)를 측정 비교함으로서 라세미화의 여부를 판별하고자 하였다.

그 결과 99.95%의 다이에스테레오머 순도(diastereomeric purity)를 가진 S-다이에스테레오머를 가수분해하여 아래표 1과 같이 99,93%, 99,90%의 S-메토프롤롤을 얻었으며, 99.39%의 다이에스테레오머 순도(diastereomeric purity)를 가진 R-다이에스테레오머를 가수분해하여 99.56%, 99.39%의 R-메토프롤롤을 얻을 수 있었다. 따라서 고온의 알칼리하에서 가수분해하면 가수분해과정 중에 라세미화가 일어나지 않음을 알 수 있다.

에난티오머촉매	S-(-)-메토프롤롤	R-(+)-메토프롤롤
에난티오머촉매	다이에스테레오머순도 (%)¹⁾	에난티오머량 (%)	다이에스테레오머순도 (%)²⁾	에난티오머량 (%)
1.5M-NaOH	99.95	99.93	99.39	99.56
10%-LiOH	99.95	99.90	99.39	99.39

이하 실시예에 의하여 본 발명을 설명한다.

다만, 하기 실시예들은 본 발명을 예시하는 것으로 본 발명의 내용이 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.

실시예 1. 메토프롤롤 라세미체로부터 메토프롤롤 에난티오머의 제조

(단계1) MCF를 이용한 메토프롤롤의 광학이성체화

250㎖ 분별 깔때기에 아세토니트릴(acetonitrile) 60㎖를 용매로 하여 메토프롤롤 타르타르산염(metoprolol tartrate) 300㎎와 (-)-멘틸클로로포름산염(MCF, menthyl chloroformate) 2,385㎕를 가한 후 탄산나트륨 포화수용액(Na₂CO₃)을 30㎖첨가하였다. 이 때 메토프롤롤 타르타르산염과 MCF는 몰비로 1:12가 되도록 하였다.

용액을 3분간 반응시킨 후 하이드록시 프롤린(trans-4-hydroxy-L-proline, Sigma, USA) 1.7541g(MCF와의 몰비는 1:1.2)과 탈이온 증류수 30㎖를 넣어 다시 3분간 혼화하고, 이 반응물을 1시간 방치한 다음 아세토니트릴층을 얻어 40℃이하에서 감압농축하였다.

(단계2) (±)-다이에스테레오머 혼합물로부터 (+),(-)-다이에스테레오머의 분리

단계1에서 얻어진 다이에스테레오머 혼합물을 각각의 다이에스테레오머로 분리한다. 이때 고정상으로 이너트실 ODS-2 칼럼(5㎛, 10×250mm)을 사용하고 75% 메탄올을 이동상으로 한 HPLC를 이용하고 실온에서 유속 5㎖/min로 하여 각각의 (+),(-)-다이에스테레오머로 분리하였다. 각각의 용출액은 40℃이하에서 감압농축하였으며 78%메탄올을 이동상으로 하고 유속을 1㎖/min로 한 HPLC로 순도를 측정하였다.

시료는 1회 주입으로 13mg까지 분리될 수 있으며, 하루 130mg이 분리 분취될 수 있다. 다이에스테레오머의 용출순서는 핑 등(Feng et al.,1995)의 보고에 의해 결정되었는데 S-(-)-메토프롤롤-(-)-MCF가 더 빨리 용출된다.

위와 같은 조건하에 혼합물은 HPLC에서 100분이내에 각각의 다이에스테레오머로 분리되었다(도 1). 각 다이에스테레오머 피크(peak)간의 Rs는 1.03이었으며,각각은 40℃이하에서 감압농축되어 흰색의 겔상의 물질로 얻어졌다.

이렇게 분리된 다이에스테레오머의 순도는 R-다이에스테레오머가 99.39%, S-다이에스테레오머가 99.95%였으며, HPLC에 의한 수득율은 R-다이에스테레오머에 있어서는 67.08%, S-다이에스테레오머에 있어서는 60.40%였다.

S-(-)-메토프롤롤-(-)-MCF 다이에스테레오머의 화학구조는 자외선-가시광선 분광법(UV), 적외선 분광법(IR), 핵자기공명스펙트럼(¹H-NMR,¹³C-NMR), 질량분광법(MS)에 의해 분석하였다.

1) UV _maxnm(log ε) : 225(2.33), 277(1.51), 283(1.43),

2) IR ν_maxcm^-1: 3423, 1690, 1663, 1512, 1245, 1118, 1040, 968, 827,

3)¹H-NMR(400MHz,CDCl₃)δ:7.13(2H, d, H-3´, 5´),6.84(2H,d,H-2´,6´),

4.62(1H,m,H-10), 4.23(1H,m,H-2), 4.06(1H,s,H-5), 3.99(1H,s,H-6a),

3.83(1H,s,H-6b), 3.56(2H,t,H-2˝), 3.46(2H,m,H-4), 3.35(3H,s,H-3˝),

2.82(2H,t,H-1˝), 2.09(1H,d,H-15a), 1.91(1H,m,H-16),

1.68(2H,d,H-12a,13a), 1.49(1H,m,H-14), 1.40(1H,m,H-11), 1.17(6H,d,H-1),

1.06(1H,m,H-12b), 1.00(1H,m,H-15b), 0.91(6H,d,CH₃-14,16a),

0.85(1H,m,H-13b), 0.79(3H,d,CH₃-16b),

4)¹³C-NMR(100MHz, CDCI₃) δ:158.64(C-8), 156.98(C-1´),131.38(C-4´),

129.81(C-3',5'), 114.34(C-2',6'), 75.07(C-10), 73.85(C-2˝), 72.06(C-5)

69.60(C-6), 58.66(C-3˝), 48.26(C-2), 47.35(C-11), 47.05(C-4),

41.33(C-15), 35.30(C-1˝), 34.28(C-13), 31.38(C-14), 26.38(C-16),

22.04(C-14CH₃), 20.86(C-16CH₃a), 20.69(c-1), 16.37(c-16CH₃b),

5) MS(EI)m/z(Relative intensity): 450(M+1, 39), 449(M, 7), 431(12),

298(87), 160(100), 152(70), 139(57), 107(94), 83(85), 72(78).

구체적으로 살펴보면,다이에스테레오머의 IR 스펙트럼에서 (-)-MCF의 결합으로 인해 생성된 아미드(amide)의 강한 흡수 피크(peak)를 1690, 1663cm^-1에서 볼 수 있었으며,¹H-NMR spectrum에서는 아민 수소(amine proton)와 (-)-MCF의 결합으로 인한 H-2(δ3.044.23), H-4(δ3.263.46)의 케미칼 쉬프트(chemical shift)가 아래쪽으로(down field) 이동되었음을 볼 수 있었고,¹³C-NMR 스펙트럼에서는 C-2(δ50.6148.26), C-4(δ48.0747.05)의 탄소부분표시(carbon signal)가 이동되고, (-)-MCF의 C=0(C-8) 표시(signal)가 δ150.03에서 δ158.64로 이동되었음이 관찰되었다. 질량 스펙트럼 또한 다이에스테레오머의 분자이온인 m/z 449, 이소프로필아민(isopropylamine)의 손실로 인한 m/z 152, 298, 그밖에 [CH₂=N-CH(CH₃)₂]⁺에 의한 m/z 72등의 특징적인 피크를 보여줌으로서 다이에스테레오머의 구조를 확인할 수 있었다.

(단계3) (+),(-)-다이에스테레오머를 메토프롤롤 에난티오머로 가수분해

10㎖ 병(vial)에 용매인 1,4-다이옥산(dioxane) 2.5㎖와 단계2에서 분리된 (+),(-)-메토프롤롤-(-)-MCF 다이에스테레오머 1.5㎎를 넣고 1.5M 수산화나트륨(NaOH)를 가하여 가수분해함으로써 (-)-MCF가 제거된 각각의 다이에스테레오머를 얻었다. 100℃에서 가수분해한 결과 각각의 메토프롤롤 에난티오머에 대해 10시간이내에 90%의 수득율을 나타냈다.

이상과 같이 가수분해는 알칼리 용액, 높은 온도의 조건에서 반응시키는 것이 바람직하였다.

실시예 2. 메토프롤롤 에난티오머의 정제

알칼리로 가수분해하여 얻어진 메토프롤롤 다이에스테레오머를 40℃이하에서 감압농축하여 전체부피가 30~40㎖가 되도록 한 다음 이 시료를 에틸 아세테이트 40㎖로 4회 반복추출하고, 에틸 아세테이트층을 감압농축하였다.

이렇게 얻어진 가수분해 혼합물을 3~4㎖ 메탄올에 용해한 뒤 HPLC(고정상은이너트실 ODS-2, 이동상은 물/메탄올/아세트산/트리에틸아민이 각각 79/20/1/0.1%로 구성, 유속 5㎖/min)을 이용하여 순수한 메토프롤롤 에난티오머로 분리하였다.

가수분해 및 정제과정을 통해 메토프롤롤 에난티오머는 70분이내에 다른 간섭물질로부터 분리되었는데, 얻어지는 수득율은 S-메토프롤롤 68.53%, R-메토프롤롤 67.08%이었고, 얻어진 에난티오머의 순도는 각각 S-메토프롤롤의 경우 99.9%이상, R-메토프롤롤인 경우 99.3%이상의 비대칭유발정도(ee,enantiomeric excess)를 나타내었다. 이와 같이 정제하여 얻은 각 에난티오머는 황색 겔상의 물질이었으며, 최종적으로 전공정을 통해 41.39%(S-메토프롤롤), 45.00%(R-메토프롤롤)의 수득율을 보였고 라세미화는 전과정동안 일어나지 않았다. (도 4참조)

상기에서 살펴본 바와 같이, 본 발명에서는 광학이성체화 시약인 (-)-MCF를 이용하여 메토프롤롤 라세미체로부터 (±)-다이에스테레오머 혼합물을 얻고 이 혼합물을 크로마토그래피로 분리한 다음 고온의 알칼리로 가수분해하여 메토프롤롤 에난티오머를 제조함으로써, 종래의 비대칭 합성법이나 키랄 크로마토그래피를 이용한 제조방법에 비하여 라세미화(racemization) 없이 높은 수득율로 고순도의 에난티오머를 얻을 수 있는 경제적인 방법을 제공하며, 본 발명에 의해 생산된 에난티오머는 라세믹 혼합물로 투여되는 경우보다 낮은 복용량으로 효과를 나타내며 부작용이 적은 키랄 의약품의 제조에 이용될 수 있다.

Claims

1) 메토프롤롤 라세미체에 (-)-멘틸클로로포름산염(MCF) 광학이성체화 시약을 가하여 (±)-다이에스테레오머를 얻는 단계,

2) (±)-다이스테레오머 혼합물을 크로마토그래피로 (+),(-)-다이에스테레오머로 분리하는 단계,

3) 분리된 (+),(-)-다이에스테레오머를 가수분해하여 에난티오머를 얻는 단계로 구성되는 것을 특징으로 하는 메토프롤롤 라세미체로부터 메토프롤롤 에난티오머를 제조하는 방법

제 1 항에 있어서, 광학이성체화 시약은 메토프롤롤과 MCF의 반응비율이 1:12(몰비)인 것을 특징으로 하는 메토프롤롤 라세미체로부터 메토프롤롤 에난티오머를 제조하는 방법

제 1 항에 있어서, 가수분해시 알칼리를 촉매로 사용하는 것을 특징으로 하는 메토프롤롤 라세미체로부터 메토프롤롤 에난티오머를 제조하는 방법

제 1 항 또는 제 3 항에 있어서, 가수분해 촉매는 수산화나트륨 (NaOH)또는 수산화리튬(LiOH)을 포함하는 수산화물 중에서 선택되는 알칼리이고, 그 농도는 각각 수산화나트륨인 경우 0.5~1.5M, 수산화리튬인 경우 5~10%인 것을 특징으로 하는 메토프롤롤 라세미체로부터 메토프롤롤 에난티오머를 제조하는 방법

제 1 항 또는 제 3 항에 있어서, 가수분해는 50~100℃의 고온에서 이루어지는 것을 특징으로 하는 메토프롤롤 라세미체로부터 메토프롤롤 에난티오머를 제조하는 방법

제 1 항에 있어서, 가수분해하여 얻은 에난티오머를 고정상은 ODS이고 이동상은 메탄올/물/아세트산/트리에틸아민인 HPLC로 정제하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 메토프롤롤 라세미체로부터 메토프롤롤 에난티오머를 제조하는 방법