KR101532412B1

KR101532412B1 - 1-(β-Ｄ-글루코피라노실)-4-메틸-3-(5-(4-플루오로페닐)-2-티에닐메틸) 벤젠의 결정화 방법

Info

Publication number: KR101532412B1
Application number: KR1020127002668A
Authority: KR
Inventors: 토마스 요아힘 란데발트 라멜루; 케이저 루벤 데; 구스타프 요제프 페트루스 쉴더만스
Original assignee: 얀센 파마슈티카 엔.브이.
Priority date: 2009-07-10
Filing date: 2010-07-08
Publication date: 2015-06-29
Also published as: US20120108824A1; EP2451797B1; PL2451797T3; AU2010270202A1; DK2451797T3; CN102482250A; EA022186B1; US8772512B2; KR20120046213A; EP2451797A1; JP5658751B2; JP2012532845A; EA201270153A1; ES2416459T3; CN102482250B; AU2010270202B2; PT2451797E; CY1114404T1; SI2451797T1; CA2767258C

Abstract

본 발명은 좁은 입도분포와 개선된 유동성, 벌크밀도 및 탭(tap)밀도 특성을 가지는 1-(β-D-글루코피라노실)-4-메틸-3-[5-(4-플루오로페닐)-2-티에닐메틸] 벤젠 반수화물(hemihydrate) 결정을 제조하기 위한 결정화 방법에 관한 것이다.

Description

1-(β-Ｄ-글루코피라노실)-4-메틸-3-(5-(4-플루오로페닐)-2-티에닐메틸) 벤젠의 결정화 방법{CRYSTALLISATION PROCESS FOR 1-(β-D-GLUCOPYRANOSYL)-4-METHYL-3-[5-(4-FLUOROPHENYL)-2-THIENYLMETHYL] BENZENE}

1-(β-D-글루코피라노실)-4-메틸-3-[5-(4-플루오로페닐)-2-티에닐메틸] 벤젠 화합물은 소듐-의존성 글루코스 수송체(SGLT)의 저해제이며, 따라서 당뇨병, 비만, 당뇨병 합병증 등의 처치를 위한 치료제로 사용한다. 이것은 WO-2005/012326에 다음 화학식을 가지는 화합물(84)로 기술되어 있다:

이 화합물의 결정형은 WO-2008/069327에 기술되어 있다.

일반적으로, 상업적 용도에 있어서 활성약학성분들(API)은 양호한 취급성을 가지는 것이 중요하다. 또한 제제가 특정한 약학적 요건을 만족할 수 있도록 API를 순수한 결정 형태로 제조하는 것이 필요하다.

결정공학은 API의 제조에 있어서 중요하다. 결정화하는 동안, API 또는 약물 물질의 수많은 물리화학적 특성, 예를 들면 결정 다형성, 형태, 크기, 입도분포, 화학적 순도 및 안정성 등이 결정된다. 이러한 특성은 교반성(stirrability), 잔류용매 농도, 건조 시간, 응집, 단편화 및 분리공정 동안의 마모에 영향을 주며, 다음으로 입자 흐름, 압축성(compressibility), 용해도, 해리속도 및 생체이용가능성을 결정하여 약품 제조에 영향을 미친다. API의 물리적 특성에 대한 사양은, 약품 제조에 의해 유도되며 입도분포, 벌크밀도, 정전하 및 유동성과 관련하여 매우 좁다.

결정성 1-(β-D-글루코피라노실)-4-메틸-3-[5-(4-플루오로페닐)-2-티에닐메틸] 벤젠 반수화물(명세서 전체에서 "화합물 (I)"이라 함)은 전통적인 냉각방법 또는 역용매(anti-solvent) 결정화방법을 사용하여 제조되며, 약품 제조에 부정적으로 영향을 미치는 다량의 미세입자와 거친 입자들을 가지는 거대 입도분포를 가지는 것이 관찰되었다. 화합물 (I)의 이러한 입도분포의 예를 도 3에 나타내었다.

결정성 1-(β-D-글루코피라노실)-4-메틸-3-[5-(4-플루오로페닐)-2-티에닐메틸] 벤젠 반수화물 (즉, 화합물 (I))은 결정화 공정이 적어도 하나의 온도변동주기 (temperature oscillation episode)와 적어도 하나의 기계적 입도감소주기를 포함할 때 좁은 입도분포로 얻어질 수 있는 것을 발견하였다. 이렇게 얻어진 결정성 화합물 (I)은 좁은 입도분포와 개선된 유동성, 벌크밀도 및 탭밀도 특성을 가지는 것을 발견하였다.

도 1은 4개의 온도변동주기와 4개의 기계적 입도감소주기로 구성되는 본 발명에 따른 결정화 과정을 나타낸 그래프이다.

온도변동 및/또는 기계적 입도감소를 사용한 결정화 방법은 WO-99/67236과 WO-2004/064806에 기술되어 있다.

오스트발트 숙성(Ostwald ripening)이라고도 불리는 온도변동주기는 결정성 화합물 (I)을 포함하는 현탁액을 간편하게 교반 하에서 미리 정해진 온도로 가열 및 냉각하여 수행한다. 온도변동주기의 다음 매개변수를 조절할 수 있다:

- 가열 전 출발온도

- 가열시간, 가열속도 및 온도/시간 프로필

- 최대 온도 및 그의 지속기간(온도 유지 단계)

- 냉각시간, 냉각속도 및 온도/시간 프로필

- 냉각 후 종료 시간

온도변동 매개변수들은 용매 또는 용매 혼합물의 성질, 결정의 성질, 바람직한 입도 및 입도분포에 의해 결정되며 표준 시험을 사용하여 최적화할 수 있다.

온도 진폭, 즉 온도변동주기의 출발온도와 최대 온도 간의 차이를 선택하여 화합물 (I)의 유효량을, 예를 들면 10 내지 60% 용액이 되게 할 수 있다. 진폭은 바람직한 용해도 차이에 따라 5 ℃ 내지 20 ℃ 범위일 수 있다. 진폭은 각각의 온도변동주기에 대하여 동일하거나 다를 수 있다.

온도변동곡선은 온도 유지단계를 가지는 대략 사인 곡선 형태, 또는 대략 지그재그 곡선, 즉 직선의 가열단계와 직선의 냉각단계를 포함하는 곡선 형태일 수 있다. 선택적으로, 냉각단계는 또한 큐빅(cubic) 냉각 프로필을 사용할 수 있다.

여러 날의 전체 공정시간을 피하기 위해, 온도변동주기에서 가열시간과 냉각시간은 각각, 예를 들면 약 10분 내지 120분일 수 있다. 가열과 냉각 사이에는, 예를 들면 약 5 내지 10분 동안의 온도 유지단계(holding step)가 존재할 수 있다. 가열 시간이 냉각시간 보다 더 짧은 것이 바람직하며, 예를 들면 가열시간은 약 10 내지 15분이고, 냉각시간은 약 60 내지 120분이다.

일반적으로, 온도변동주기의 수가 높을수록 입도분포가 더 좁아지게 된다. 실제로, 주기의 수는 약 1 내지 6일 수 있다.

각각의 온도변동주기는 기계적 입도감소주기와 교대된다. 현탁액 중 화합물 (I) 결정의 기계적 입도감소는 밀링 또는 초음파를 사용하는 마이크로화 (micronisation)로 실시할 수 있다.

초음파에 의한 기계적 입도감소는 결정성 현탁액을 그 진동수가 사람의 귀로 감지할 수 있는 것 이상, 즉 16 kHz 내지 20 kHz 이상인 초음파분해 에너지로 처리하여 수행할 수 있다. 초음파 처리는 배치식(batchwise) 또는 반연속으로 초음파 배쓰(bath) 또는 잠수식 초음파 발생기가 장치된 용기에서 사용되거나, 또는 초음파 배쓰를 발생기로 사용하거나 유동 초음파 셀을 사용하는 연속 흐름방법으로 사용될 수 있다. 초음파 처리의 기간, 방사선의 진동수와 강도는 목적하는 최종 결과를 얻기 위해 당업자가 선택할 수 있다. 초음파에 의한 기계적 입도감소 공정은 시스템에서 주기적으로 취한 샘플의 입도 분석에 의해 연속될 수 있다.

현탁액 중의 화합물 (I) 결정의 기계적 입도감소는 또한 전단기, 예를 들면 고속 로터-스테이터(rotor-stator) 장치 또는 고전단 밀(high shear mill)을 사용하는 습식 밀링(milling) 또는 습식 분쇄로 수행할 수 있다. 습식 밀링은 화합물 (I) 결정의 현탁액을 함유하는 반응기 내에 전단기를 배치하거나, 또는 결정성 현탁액을 연속적으로 전단기에 통과시켜서 수행할 수 있다. 적합한 전단기는, 예를 들면 독일의 IKA^®-Werke GmbH & Co. KG가 판매하는 Turrax^® 타입, magic LAB^®, 또는 Dispax-Reactor^® 타입이다. 이러한 고전단 밀링기는 원하는 입도 및/또는 밀링 시간에 따라 "2G, 4M 및 6F 발생기"와 같은 상이한 종류의 밀링 디스크를 사용할 수 있다. 이러한 기계들 중 일부는 100 m³/시간의 유속이 가능한 지점까지의 산업적 양을 처리하는데 적합하다.

습식 밀링을 사용하는 기계적 입도감소는 활성약학성분(API)의 산업적 양을 처리하는데 바람직하다. 초음파 방출기의 효력은 방출기에서 수 센티미터를 넘으면 감소하기 때문에 대량의 부피를 처리해야만 하는 경우 초음파에 의한 입도감소는 문제가 있다. 또한, 초음파는 초음파 방출기 벽에 인접한 공동을 야기하여 금속 용출을 유발할 수 있기 때문에 강력한 초음파는 금속의 조기 마모와 사용된 장치의 용접을 일으킬 수 있다. 금속 용출은 API를 오염시킬 수 있다.

결정화 과정 동안 현탁액 중의 화합물 (I) 결정의 입도 분석을 Lasentec 집속 빔 반사율 측정(FBRM) 시스템으로 수행할 수 있다.

일 구체예에서, 본 발명은 다음의 연속적인 단계들을 포함하는 결정성 화합물 (I)을 제조하는 방법에 관한 것이다:

a) 화합물 (I)의 용액을 용매 시스템 중에서 화합물 (I)의 총 용해도를 허용하는 농도 및 온도 조건 하에서 제조하고;

b) 용액을 이 용액이 과포화 상태로 있는 온도로 냉각시키고;

c) 화합물 (I)의 용액을 화합물 (I) 결정으로 씨딩(seeding)하고;

d) 화합물 (I)의 용액을 냉각하여 화합물 (I) 결정의 현탁액을 얻고;

e) 형성된 결정성 현탁액을 전단기를 사용하여 기계적 입도감소를 수행하고;

f) 화합물 (I)의 결정성 현탁액을 가열하여 미세 입자를 용해하고;

g) 단계 d), e) 및 f)를 1 내지 6회 반복하고;

h) 화합물 (I)의 결정성 현탁액을 실온 이하로 냉각하고;

i) 형성된 화합물 (I)의 결정을 여과한다.

본 발명의 결정화 방법에서 사용된 용매, 용매 혼합물 또는 용매 시스템은 유기용매 또는 유기용매의 혼합물일 수 있으며, 여기에서 온도변동주기의 가장 낮은 온도와 가장 높은 온도 간 화합물 (I)의 용해도는 차이가 크다. 용매 또는 용매 혼합물은 최대 20%의 물을 함유하여 2개 층의 용매 혼합물을 생성할 수 있다.

실제로, 예를 들면 에틸 아세테이트 또는 1-메틸에틸 아세테이트와 같은 에스테르 타입 용매가 본 발명의 결정화 방법에 적합한 것을 확인하였다. 이러한 에스테르 타입 용매는 임의로 물을 포함할 수 있다.

본 발명의 결정화 방법의 조건은 사용된 용매 시스템에 따라 다를 수 있다. 예를 들면, 용매 시스템이 1-메틸에틸 아세테이트와 물의 혼합물이고, 이 시스템에서 물이 0.1% 내지 1.8% v/v로 존재하면 다음과 같은 조건을 적용한다.

- 단계 b) : 52 ℃ 내지 56 ℃의 온도 범위, 특히 약 54 ℃

- 단계 c) : 화합물 (I)의 초미세 결정을 약 0.5%의 양으로 씨딩

- 단계 d) : 큐빅 온도 프로필에 따라 36 ℃ 내지 40 ℃, 특히 약 38 ℃의 온도로 냉각

- 단계 e) : 고전단기를 사용하여 습식 밀링

- 단계 f) : 결정성 화합물 (I)의 현탁액을 52 ℃ 내지 56 ℃, 특히 약 55 ℃의 온도로 가열

- 단계 h) : 화합물 (I)의 결정성 현탁액을 실온 이하, 특히 0 ℃로 냉각

1-(β-D-글루코피라노실)-4-메틸-3-[5-(4-플루오로페닐)-2-티에닐메틸] 벤젠 반수화물 (즉, 화합물 (I))에 대하여, 목적하는 좁은 입도분포가 제1 온도변동주기 후에, 제1 기계적 입도감소주기, 제2 온도변동주기, 제2 기계적 입도감소주기, 및 제3 온도변동주기를 사용하여 얻어질 수 있는 것을 발견하였다. 이 후, 용매 중 화합물 (I) 결정의 용해도를 감소시키기 위해서 현탁액을 냉각한 다음, 결정을 여과에 의해 분리하여 건조한다. 이 방법을 사용하여 얻어진 화합물 (I)의 입도분포를 도 4에 나타내었으며, 전통적인 냉각 결정화방법 또는 역용매 결정화방법을 사용하여 얻어진 결정성 화합물 (I)(도 3 참조)과 관련하여 이중 분포 및 미세 또는 거친 입자들이 존재하지 않는 좁은 입도분포를 나타내었다.

도 1은 4개의 온도변동주기와 4개의 기계적 입도감소주기를 나타낸 그래프이고,
도 2는 온도변동과 습식 밀링을 나타낸 그래프이며,
도 3은 전통적인 냉각 또는 역용매 결정화에 의해 얻어진 화합물 (I)의 입도분포이고,
도 4는 실시예 1에서 기술된 바와 같이 고전단기로 온도변동 및 습식 밀링을 사용하여 얻어진 화합물 (I)의 입도분포이다.

실시예 1

1-메틸에틸 아세테이트(1400 ml)와 물 (15.6 ml)에 용해된 1-(β-D-글루코피라노실)-4-메틸-3-[5-(4-플루오로페닐)-2-티에닐메틸] 벤젠 반수화물(즉, 화합물 (I)) (317.5 g)의 용액을 투명한 용액이 얻어질 때까지 72.5 ℃까지 가열하여 여과하였다. 필터를 1-메틸에틸 아세테이트(175 ml)로 세정하고 반응 혼합물을 54 ℃로 냉각하였다. 반응 혼합물을 화합물 (I) (1.59 g)로 씨딩하여 혼합물을 2시간 동안 교반하였다.

반응 혼합물을 하기한 큐빅 온도 감소에 따라 냉각하였다:

- 52.4 ℃로 20분 이상

- 49.0 ℃로 20분 이상

- 44.4 ℃로 20분 이상

- 38 ℃로 20분 이상

결정성 현탁액을 고전단 밀을 사용하여 25분 동안 습식 밀링하였다(독일의 IKA^®-Werke GmbH & Co. KG에서 판매하는 2P 또는 4M 밀링 디스크를 가지는 Dispax-Reactor^® 타입 DR 2000/20).

이 후, 반응 혼합물을 55 ℃로 가열한 다음, 하기한 큐빅 온도 감소에 따라 냉각하였다.

- 54.0 ℃로 25분 이상

- 52.4 ℃로 25분 이상

- 47.1 ℃로 25분 이상

- 38 ℃로 25분 이상

결정성 현탁액을 위에서 결정된 것과 동일한 조건을 사용하여 고전단 밀로 25분 동안 습식 밀링하였다

- 54.0 ℃로 25분 이상

- 52.4 ℃로 25분 이상

- 41.4 ℃로 30분 이상

- 0 ℃로 105분 이상

현탁액을 4시간 동안 0 ℃에서 교반하였다. 침전물을 여과하고 1-메틸에틸 아세테이트(175 ml)로 세척하고 진공 하에서 건조하였다.

실시예 2

원래 화합물 (I)과 실시예 1의 방법에 따라 결정화된 화합물 (I)의 입도를 레이져 회절(LD)로 측정하였다. 이를 위하여 Hydro 2000S 습식 분산 모듈이 구비된 Malvern Mastersizer 2000 레이저 회절분석기(Malvern, U.K.)가 사용되었다. 분석 전에 약 200 mg의 생성물을 30초 동안 격렬하게 진탕하여 1% (w/v) 폴리소르베이트 20 수용액 중에 분산하였다. 이 분산액의 대표 분획을 습식 분산 모듈의 저장소에 첨가하였고, 이러한 목적으로 저장소는 물로 채워졌다. 액체 매질을 장비의 측정 셀을 통해 순환시켜서 생성물 특이적 스캐터링 패턴을 측정하였다. 입사하는 평행 (collimated) 레이저 빔에 대하여 상이한 각도에서 측정된 스캐터링 강도에 기초하여, 화합물 (I)에 대하여 부피에 의한 입도분포(PSD)를 Fraunhofer 광학 모델을 근거로 계산하였다. PSD에 대하여, d10, d50 및 d90 누적 언더사이즈를 관련 통계 기술어로서 보고하였다.

입도분포

	D10	D50	D90
원래 화합물 (I)	14 μm	43 μm	116 μm
결정화된 화합물 (I)	20 μm	49 μm	102 μm

표 1에서 알 수 있는 바와 같이, 본 발명에 따라 제조된 화합물 (I) 결정은 좁고 뚜렷한 입도분포를 가지며 미세하고 거친 백분위수가 더 적었다(개선된 D10 및 D90값 참조).

전통적인 냉각 또는 역용매 결정화에 의해 얻어진 화합물 (I)의 입도분포의 그래프를 도 3에서 확인할 수 있다. 실시예 1에 기술된 바와 같은 고전단기로 온도변동 및 습식 밀링을 사용하여 얻어진 화합물 (I)의 입도분포는 도 4에서 확인할 수 있다. 이러한 일련의 도식적인 입도분포 그림들을 비교하여 알 수 있는 바와 같이, 고전단기와 온도변동 및 습식 밀링을 사용하여 얻어진 결정성 화합물 (I)의 입도분포는 이중 분포가 나타나지 않았으며 미세 또는 거친 입자도 없었다.

실시예 3

결정화된 1-(β-D-글루코피라노실)-4-메틸-3-[5-(4-플루오로페닐)-2-티에닐메틸] 벤젠 반수화물의 벌크밀도 및 탭밀도를 측정하였다. 25 g의 화합물 (I)의 벌크밀도는 100 ml 눈금 실린더 중에서 그의 부피를 기록하여 측정하였다. 이 후, 탭밀도 부피는 500 탭(tap) 이후에 측정되었다.

벌크밀도 및 탭밀도

	벌크밀도 (g/ml)	탭밀도 (g/ml)
원래 화합물 (I)	0.28	0.48
결정화된 화합물 (I)	0.35	0.54

일반적으로, 벌크밀도가 더 높고 탭밀도와 벌크밀도 간의 차이가 작을수록 분말 흐름과 제조가능성이 더 양호하였다.

실시예 1에 따른 결정화된 화합물 (I)의 벌크밀도는 원래 화합물 (I) 보다 20% 더 높았다.

Claims

용매 시스템 중의 1-(β-D-글루코피라노실)-4-메틸-3-[5-(4-플루오로페닐)-2-티에닐메틸] 벤젠 반수화물의 결정성 현탁액에 대해 적어도 하나의 온도변동주기 (temperature oscillation episode) 및 적어도 하나의 기계적 입도감소주기를 수행하는 것을 포함하고,
상기 용매 시스템이 에틸 아세테이트, 1-메틸에틸 아세테이트, 또는 이들의 혼합물로부터 선택되고,
상기 용매 시스템이 20% 이하의 물을 포함하는,
1-(β-D-글루코피라노실)-4-메틸-3-[5-(4-플루오로페닐)-2-티에닐메틸] 벤젠 반수화물 결정의 제조방법.
제1항에 있어서, 온도변동주기가 가열단계 및 상응하는 냉각단계를 포함하는 방법.
제2항에 있어서, 가열단계가 냉각단계 보다 선행하는 방법.
제3항에 있어서, 기계적 입도감소가 습식 밀링으로 수행되는 방법.
제4항에 있어서, 온도변동주기가 기계적 입도감소주기 보다 선행하는 방법.
제4항에 있어서, 온도변동주기와 기계적 입도감소주기가 서로 독립적으로 반복되는 방법.
삭제
제1항에 있어서, 용매 시스템이 20% 이하의 물을 포함하는 에틸 아세테이트인 것인, 방법.
제1항에 있어서, 다음의 연속 단계들을 포함하는 방법:
a) 용매 시스템 중에서 화합물 (I)의 용액을 제조하고;
b) 상기 용액을 냉각시키고;
c) 화합물 (I)의 용액을 화합물 (I) 결정으로 씨딩(seeding)하고;
d) 화합물 (I)의 용액을 냉각하여 화합물 (I) 결정의 현탁액을 얻고;
e) 형성된 결정성 현탁액을 전단기를 사용하여 기계적 입도감소를 수행하고;
f) 화합물 (I)의 결정성 현탁액을 가열하여 미세 입자를 용해하고;
g) 단계 d), e) 및 f)를 1 내지 5회 반복하고;
h) 화합물 (I)의 결정성 현탁액을 실온 이하로 냉각하고;
i) 형성된 화합물 (I)의 결정을 여과하는 단계.
제9항에 있어서, 단계 a)의 용매 시스템이 1-메틸에틸 아세테이트와 물의 혼합물인 방법.
제10항에 있어서, 단계 b)의 온도가 54 ℃인 방법.
제11항에 있어서, 단계 d)의 화합물 (I) 용액의 냉각이 큐빅 온도 감소에 따르며, 상기 큐빅 온도 감소는 하기 온도 감소 프로필 중 어느 하나로 정의되는 것인, 방법:
i) 20분에 걸쳐 52.4℃로, 그리고 20분에 걸쳐 49.0℃로, 그리고 20분에 걸쳐 44.4℃로, 그리고 20분에 걸쳐 38℃로의 온도 감소;
ii) 25분에 걸쳐 54.0℃로, 그리고 25분에 걸쳐 52.4℃로, 그리고 25분에 걸쳐 47.1℃로, 그리고 25분에 걸쳐 38℃로의 온도 감소; 및
iii) 25분에 걸쳐 54.0℃로, 그리고 25분에 걸쳐 52.4℃로, 그리고 30분에 걸쳐 41.4℃로, 그리고 105분에 걸쳐 0℃로의 온도 감소.
제12항에 있어서, 단계 f)의 화합물 (I)의 결정성 현탁액이 55 ℃로 가열되는 방법.
제13항에 있어서, 단계 d), e) 및 f)가 1회 반복되는 방법.
제14항에 있어서, 단계 h)의 화합물 (I)의 결정성 현탁액이 0 ℃로 냉각되는 방법.