KR101510637B1

KR101510637B1 - 신규한 ｌ-클로페라스틴의 중간체 및 그 제조 방법

Info

Publication number: KR101510637B1
Application number: KR20130021726A
Authority: KR
Inventors: 엄기남
Original assignee: 주식회사 비앤팜
Priority date: 2013-02-28
Filing date: 2013-02-28
Publication date: 2015-04-10
Also published as: KR20140107770A

Abstract

본 발명은 약학적으로 유용한 에난티오머인 L-클로페라스틴(cloperastine)의 신규한 중간체 및 그 제조 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 하기 화학식 1의 구조를 갖는 L-클로페라스틴의 중간체와 효소를 이용한 입체 선택적 제조방법에 관한 것이다.
화학식 1

Description

신규한 Ｌ-클로페라스틴의 중간체 및 그 제조 방법{Novel Intermediate of L-Cloperastine and Preparation Method Thereof}

본 발명은 약학적으로 유용한 에난티오머인 L-클로페라스틴(cloperastine)의 신규한 중간체 및 그 제조 방법에 관한 것이다.

하기 화학식 2의 L-클로페라스틴(levocloperastine, (R)-1-[2-[(4-chlorophenyl)-phenyl-methoxy]ethyl]piperidine)은 H1-receptor 길항제인 diphenhydramine 계열의 중추성 진해제이다. 구심성 및 원심성 중추신경계에 영향을 미치지 않으면서 기침중추에 선택적으로 직접 작용, 기침을 억제하며 진해효과를 나타낸다.

화학식 2

많은 약품에 있어서, 두 개의 에난티오머는 동일한 생물학적 활성을 가지더라도 정량적인 활성의 정도는 다르다는 사실이 밝혀진 바 있다. 클로페라스틴 역시 L-클로페라스틴은 D-클로페라스틴에 비하여 약 3배정도 높은 치료 효과를 나타내며, 정상적인 량으로 투여했을 경우 중앙 신경계에 대해 나타나는 부작용(졸음) 및 과량투여 시 나타나는 부작용(흥분)이 현저히 적다. 따라서 D-와 L-클로페라스틴이 50:50으로 혼합되어 있는 라세미체의 형태로 투여할 때에 비하여, L-클로페라스틴만을 선택적으로 투여하는 경우 더 효과적인 치료제로 사용할 수 있기 때문에, L-클로페라스틴만을 선택적으로 제조하는 방법에 대한 여러 제조 방법이 개발된 바 있다. L-클로페라스틴은 하기 반응식에 의해 키랄 알코올 화합물인 (R)-4-클로로벤즈하이드롤((R)-4-chlorobenzhydrol)(II)로부터 용이하게 제조할 수 있으므로, (R)-4-클로로벤즈하이드롤의 선택적인 제조 방법의 개발이 L-클로페라스틴 합성의 주요 관건이다.

반응식

참고문헌[J. Organic Chemistry. vol 69, p3997(2004)]에는 chiral ferrocene 촉매를 사용하여 (R)-4-클로로벤즈하이드롤을 제조하는 방법이 개시되어 있으며, Organic Letters. vol10, p1235 (2008)에는 S-((1R,2S)-1-phenyl-2-piperidin- 1-yl-propyl) ester를 반응시켜 (R)-4-클로로벤즈하이드롤을 제조하는 방법이 개시되어있다. 그러나 상기와 같은 금속촉매나 키랄 옥실러리를 이용하는 방법은 고가의 촉매를 사용하거나, 공기와의 접촉을 피해야 하는 등의 특수한 반응설비가 필요하기때문에 상업생산을 하기에는 부적합하다.

유럽특허 제385491호에는 라세믹 4-클로로벤즈하이드롤로부터 (R)-4-클로로벤즈하이드롤을 정제하는 방법이 기술되어 있다. 즉, 라세믹 4-클로로벤즈하이드롤을 무수프탈산과 반응시켜 4-클로로벤즈하이드롤-프탈레이트를 제조하고, 이를 brucine 또는 (-)-1-페닐에틸아민의 염으로 만든 후 재결정하여, 각 이성질체를 분리한다. 분리된 (R)-이성질체의 염은 가수분해에 의해 (R)-4-클로로벤즈하이드롤로 변환된다. 위의 방법은 염의 라세믹 혼합물로부터 재결정에 의해 (R)-이성질체의 염을 분리하는 방법으로, 고가인 brucine 또는 (-)-1-페닐에틸아민을 사용하여야 한다는 문제 이외에도, 순수한 (R)-이성질체의 염을 얻기 위해서는 여러번 재결정해야 하기 때문에 수율이 낮고 공정이 복잡하여 대량 생산에는 적합하지 않다.

유럽특허 제894794호에는 라세믹 4-클로로벤즈하이드롤을 숙신산안하이드라이드와 반응시켜 라세믹 4-클로로벤즈하이드롤-헤미숙시네이트를 제조하고, 이를 퀴닌(quinine)과 반응시켜 염으로 변환한 후 재결정에 의해 (R)-이성질체의 염을 분리하는 방법을 개시하였다. (R)-이성질체의 염은 가수분해에 의해 (R)-4-클로로벤즈하이드롤로 변환된다. 이 방법은 유럽특허 제385491호에 비해서는 최종 산물의 순도 및 각 반응 공정 수율이 높으나, 마찬가지로 고가의 퀴닌을 사용하여야 하고, 여러번 재결정해야 하며 공정이 복잡하다는 문제점이 여전히 남아 있다.

최근에는 효소를 이용하여 라세믹 혼합물을 레졸루션(resolution)하는 시도들이 많이 보고되고 있다. 그러나 효소에 의한 분할은 효소의 종류뿐 아니라, 효소기질의 화학적 구조에 크게 의존하기 때문에 알코올의 종류, 효소의 종류에 따라서 결과물의 광학순도가 달라지며, 반응에서 얻어지는 산물의 ee(enantiomeric excess)값도 0 － 100%까지 다양하다. 한 예로 미국특허 제5928933호에서는 라세믹 N-(알콕시카르보닐)-4-케토-D,L-프롤린 알킬 에스터를 44가지 효소(리파제, 프로테아제, 에스터라제)를 이용하여 레졸루션하기 위하여 반응특이성을 실험한 결과 한 종류 효소만이 95ee% 값을 나타냈으며, 나머지 효소는 반응이 전혀 진행되지 않거나 기질 특이성이 낮았다. 효소를 이용한 레졸루션은 종래기술의 염을 이용한 레졸루션에 비해 반응 공정이 짧고, 용해도의 차이가 아닌 반응성의 차이를 이용한 정제이기 때문에 정제 효율 및 순도가 높다는 장점이 있으나, 효소를 이용하여 라세믹 4-클로로벤즈하이드롤로부터 (R)-4-클로로벤즈하이드롤을 레졸루션하는 방법에 대해서는 아직 알려진 바 없다.

유럽특허 제385491호 유럽특허 제894794호 미국특허 제5928933호 등록특허 제10-458560호

J. Organic Chemistry. vol 69, p3997(2004) Organic Letters. vol10, p1235 (2008)

본 발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위하여 Ｌ-클로페라스틴의 합성을 위한 새로운 중간체를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 또 다른 목적은 효소를 이용하여 라세믹 4-클로로벤즈하이드롤로부터 상기 중간체를 선택적으로 제조하는 방법을 제공하고자 하는 것이다.

전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 하기 화학식 1의 구조를 갖는 L-클로페라스틴의 중간체에 관한 것이다.

화학식 1

, 이때, R은 C1~C3의 알킬기이다.

상기 화합물은 라세믹 4-클로로벤즈하이드롤과 RC(=O)O-CH=CH2를 리파아제 또는 프로테아제에 의해 반응시키는 것에 의해 입체 선택적으로 제조할 수 있다. 상기 반응은 펜탄, 헥산, 헵탄, 옥탄, 데칸 등의 포화 탄화수소, 디에틸에테르, 디이소프로필에테르, tert-부틸 메틸 에테르, 테트라하이드로퓨란 및 1,4-디옥산 등의 에테르류, 메틸렌클로라이드, 디클로로에탄, 사염화탄소, 클로로포름 류의 염화탄소류, 벤젠, 톨루엔, p-자일렌, o-자일렌 및 m-자일렌등의 방향족용매류 등의 용매에서 진행될 수 있다. 사전 실험에 의하면 용매에 따라 입체 선택성이 다소 변화하기는 하였지만, 그 변화 폭은 크지 않았다. 실시예에서 확인할 수 있듯이 에스터라제의 경우에는 원하는 반응을 얻을 수 없었으며, 리파아제 또는 프로테아제 중에서도 칸디다 안타크디카 리파제 A 및 칸디다 루고사 리파제의 입체 선택성이 우수하였다. 실시예에서 에스테르화 반응의 입체선택성은 키랄 HPLC에 의해 확인하였으며, (R)-, (S)-에스테르의 입체구조는 제조된 에스테르의 가수분해산물을 (R) 또는 (S)-4-클로로벤즈하이드롤 표준품과 키랄 HPLC 상에서 비교하여 확인하였다.

본 발명에 의한 화학식 1의 화합물을 이용하면, (A) 화학식 1의 화합물을 가수분해 하여 (R)-4-클로로벤즈하이드롤을 제조하는 단계; (B) (R)-4-클로로벤즈하이드롤과 N-(2-클로로에틸)피페리딘을 커플링시켜 L-클로페라스틴을 제조하는 단계;에 의해 L-클로페라스틴을 제조할 수 있다. (A) 단계의 가수분해는 통상의 에스테르의 가수분해 방법에 의해 이루어질 수 있으며, (B) 단계의 L-클로페라스틴의 제조 역시 등록특허 제10-458560호 등 종래기술에 의해 알려진 방법에 의해 제조될 수 있다. 하기 실시예에서 확인할 수 있듯이, 90 ee%인 본 발명의 화합물 1로부터 가수분해에 의해 제조한 4-클로로벤즈하이드롤은 한번의 재결정 만으로도 (R)의 ee%가 98ee%로 용이하게 정제가 가능하였다.

라세믹 혼합물에서 4-클로로벤즈하이드롤은 (R)형과 (S)형이 50:50으로 존재하기 때문에 본 발명에 의한 효소반응에 의해 (R)형만이 에스테르화 반응을 진행한다면 최대 변환율은 50%가 된다. 남아있는 (S)-4-클로로벤즈하이드롤은 등록특허 제10-458560호에 기재된 방법에 의해 (R)-4-클로로벤즈하이드롤로 입체구조를 역전시킨 후 L-클로페라스틴의 제조에 사용할 수 있다.

이상과 같이 라세믹 4-클로로벤즈하이드롤로부터 고수율 및 환경친화적 방법에 의해 입체 선택적으로 고수율로 제조할 수 있는 중간체를 이용하면, 보다 간단한 공정에 의해 효율적으로 L-클로페라스틴을 제조할 수 있다.

이하 첨부된 실시예를 들어 본 발명을 보다 상세히 설명한다. 그러나 이러한 도면과 실시예는 본 발명의 기술적 사상의 내용과 범위를 쉽게 설명하기 위한 예시일 뿐, 이에 의해 본 발명의 기술적 범위가 한정되거나 변경되는 것은 아니다. 또한 이러한 예시에 기초하여 본 발명의 기술적 사상의 범위 안에서 다양한 변형과 변경이 가능함은 당업자에게는 당연할 것이다.

실시예 1 : 에스테르화 반응에 대한 효소의 입체특이성 검정

1) 비닐 아세테이트와의 에스테르화 반응

1,4-디옥산(dioxane) 1ml에 5 중량%의 4-클로로벤즈하이드롤(Aldrich), 20 중량%의 비닐 아세테이트(Aldrich) 및 1 중량%의 효소(Roche 또는 Aldrich)을 첨가하여 반응용액을 만든 후 30℃에서 14시간 반응시켰다. 반응이 종료되면 반응액 30㎕를 취해 에탄올 300㎕에 희석한 후 여과하고 키랄 에치피엘씨(Chiral HPLC)로 결과를 분석하고 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다. HPLC는 Kromasil 100-10-TBB을 사용하여, 헥산:이소프로판올(99:1) 혼합액의 이동상을 0.8ml/min의 유속으로 흘려주며 분석하였으며, 254nm로 설정된 UV detecter로 검출하였다.

2) 비닐 프로피오네이트와의 에스테르화 반응

비닐 아세테이트 대신 비닐 프로피오네이트(Aldrich)를 사용한 것을 제외 하고는 1)과 동일한 방법으로 반응 및 분석을 실시하였다. 효소로는 칸디다 안타크디카 리파제 A를 사용하였다. 그 결과, 92% ee의 R-4-클로로벤즈하이드롤-프로피오네이트를 반응산물로 얻었으며, 변환효율은 48%였다.

실시예 2 : Ｌ-클로페라스틴의 합성

1) R-4-클로로벤즈하이드롤-아세테이트의 제조

톨루엔 200ml에 20 중량% 4-클로로벤즈하이드롤, 40 중량%의 비닐아세테이트, 0.2 중량% 칸디다 안타크디카 리파제 A를 넣고 온도를 10℃로 유지시키면서 20시간 반응시켰다. 반응액을 키랄 에치피엘씨로 분석한 결과 90%ee R-4-클로로벤즈하이드록-아세테이트와 98%ee S-4-chlorobenzhydrol가 함유된 것을 확인하였다(변환효율 52%). 반응액을 여과하여 효소를 회수하고, 여액은 감압증류하여 42g의 농축잔사를 회수하였다. 농축잔사를 에틸아세테이트에 녹인 후 씰리카 칼럼크로마토그래피로 정제하여(에틸아세테이트:헥산 1:4(v/v)) 90%ee R-4-클로로벤즈하이드록-아세테이트 24g을 회수하였다.

2) R-4-클로로벤즈하이드롤의 제조

1)에서 얻은 R-4-클로로벤즈하이드롤-아세테이트 24g을 에탄올 40ml에 녹이고 수산화 나트륨 8g을 증류수 20ml에 녹인 용액을 넣어준 뒤에 상온에서 3시간 교반시켰다. 증류수 20ml를 더 넣어준 뒤에 동량의 에틸 아세테이트로 2회 추출하였다. 유기층을 합하여 황산마그네슘으로 건조하고 여과 후 유기용매를 농축하여 농축잔사 20g을 얻었다. 잔사를 헥산 800ml에 재결정하여 R-4-클로로벤즈하이드롤 18g을 제조하였다(98% ee).

3) Ｌ-클로페라스틴의 제조

2)에서 제조한 R-클로로벤즈하이드롤 16g을 디클로로메탄 100ml에 녹이고 N-(2-클로로에틸)피페리딘 염산염(Aldrich) 27g 및 소듐 아이오다이드(NaI) 0.5g을 넣고 잘 섞어 주면서 테트라부틸암모늄 브로마이드 1g , 30% 수산화 나트륨 용액 50ml을 넣고 25℃에서 12시간 교반하였다. TLC(에틸아세테이트:헥산 1:1 (v/v))로 반응이 완료된 것을 확인 후 증류수를 넣고 층을 분리하였다. 수층을 디클로로메탄으로 한번 더 추출하고 유기층을 합한 뒤 황산 마그네슘으로 건조하여 여과하였다. 건조된 유기층을 감압증류하여 유기층 및 미반응 N-(2-chloroethyl) piperidine을 제거하고 L-클로페라스틴 21g을 제조하였다(98% ee).

Claims

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라세믹 4-클로로벤즈하이드롤과 RC(=O)O-CH=CH₂를 칸디다 안타크디카 리파아제 A에 의해 반응시키는 것에 의해 입체 선택적으로 제조하는 것을 특징으로 하는 화학식 1의 화합물의 제조방법.
화학식 1

, 이때, R은 C1~C3의 알킬기이다.
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