KR102541026B1

KR102541026B1 - Trk 억제제 화합물의 제조 방법

Info

Publication number: KR102541026B1
Application number: KR1020200150555A
Authority: KR
Inventors: 임흥섭; 최홍식; 이성민; 문청원; 김진성; 조한원; 전기준
Original assignee: 주식회사 한독; 주식회사 씨엠지제약
Priority date: 2020-11-11
Filing date: 2020-11-11
Publication date: 2023-06-12
Also published as: KR20220064248A

Abstract

본 발명은 특정 구조를 가지는 TRK 억제제 화합물의 새로운 제조 방법을 제공한다. 본 발명에 따른 제조 방법은 높은 수율로 고순도의 화합물을 제조할 수 있으며, 특히 추가적인 정제 과정 (칼럼 정제, 결정화 공정 등) 없이도 고순도를 유지할 수 있어 대량 생산 등에 매우 적합하다.

Description

TRK 억제제 화합물의 제조 방법{A manufacturing method of TRK inhibitor compounds}

본 발명은 특정 구조를 가진 TRK 억제제 화합물의 제조 방법에 관한 것이다.

국제특허출원 공개공보 WO2016-097869 A1는 하기 화학식 X와 같은 구조를 가지는 화합물을 개시하고 있으며, 이들은 TRK 억제제로 다양한 질환에 유용한 것으로 밝혀졌다.

[화학식 X]

구체적으로, 이러한 TRK 억제제는 염증성 통증, 신경성 통증, 및 암, 수술 및 골절과 관련된 통증의 치료에 유용하며, 이외 여러 유형의 급성 및 만성 통증의 치료에 유용하다고 알려져 있다. 또한 다양한 암, 염증, 신경 퇴행성 질환 및 특정 전염성 질환의 치료에 유용한 것으로 기대된다.

상기 화학식 X의 생산에 있어, 특히 대량 생산에 있어, 몇몇 중간체 화합물의 제조 시 촉매의 반응성이 떨어지며, 유연물질이 많이 생성되어 수율이 낮고, 고순도의 화합물을 제조하기 어려운 문제가 있었다.

국제특허출원 공개공보 WO2016-097869 A1

따라서 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 상기 화학식 X의 제조에 사용되는 중간체 화합물(들)을 높은 수율 및 고순도로 제조하는 방법을 제공하는 것이다.

본 발명이 해결하고자 하는 다른 과제는 상기 화학식 X의 제조에 사용되는 중간체 화합물(들)의 제조 방법을 포함하는, 화학식 X의 제조 방법을 제공하는 것이다.

상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 일 태양은 KF(potassium fluoride)의 존재 하에서 하기 화학식 1의 화합물과 화학식 2의 화합물을 반응시켜 화학식 3의 화합물을 제조하는데 있어, 반응용매로 DMSO와 정제수의 혼합 용매를 사용하는 것을 특징으로 하는 제조 방법(단계 1)을 제공한다.

상기 화학식 1 내지 3에 있어서, R은 수소, 메틸, 또는 에틸이고, R' 및 R''는 서로 독립적으로 수소, 플루오린, 또는 메톡시임.

본 발명자들은 다양한 용매, 다양한 촉매(예를 들어, spray-dried KF) 등을 이용하여 평가하였으나, 만족스러운 수율과 순도를 얻을 수 없었다. 그러나, 상기 단계 1의 반응용매로 DMSO와 정제수의 혼합 용매를 사용할 경우 매우 뛰어난 수율과 높은 순도의 화학식 3 화합물을 얻을 수 있다는 점을 확인하였다.

본 발명의 일 태양에 있어, 상기 단계 1의 제조 방법은 DMSO에 용해된 화학식 1 및 2의 화합물들에 정제수에 용해된 KF를 투입하여 이루어진다.

본 발명의 일 태양에 있어, 상기 단계 1의 제조 방법에 사용되는 DMSO와 정제수의 부피비는 1~5 : 1 (DMSO:정제수)일 수 있다.

본 발명의 일 태양에 있어, 상기 단계 1의 제조 방법은 반응 완료 후 유기용매를 이용한 분리 과정 및 선택적으로 탈수 및/또는 농축 과정을 더 포함할 수 있으며, 이때 유기용매로는 메탄올, 에탄올, 이소프로판올, 아세톤, 에틸 아세테이트, 아세토니트릴, 메틸렌클로라이드, 테트라하이드로퓨란 또는 이들의 혼합용매(바람직하게는, 에틸 아세테이트, 메틸렌 클로라이드 또는 이들의 혼합용매)가 사용될 수 있다.

본 발명의 단계 1의 제조 방법은 상기 화학식 3의 화합물을 고순도로, 또 높은 수율로 얻을 수 있어, 칼럼을 이용한 정제 과정이 없이 후속 반응에 바로 이용될 수 있다. 따라서, 본 발명의 일 태양에 있어, 본 발명의 상기 단계 1의 제조 방법은 칼럼을 이용한 정제 과정이 없는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일 태양은 또한, 하기 화학식 3' 화합물과 Ethyl 2-(diethoxyphosphoryl)acetate를 반응시켜 화학식 4의 화합물을 제조하는데 있어서, 상기 반응을 Potassium tert-butoxide의 존재 하에서 수행하며, Potassium tert-butoxide의 당량은 1.6-2.0이고, Ethyl 2-(diethoxyphosphoryl)acetate의 당량은 1.4-2.1 당량인 것을 특징으로 하는 제조 방법(단계 2)을 제공한다.

상기 화학식 3' 또는 4에 있어서, R' 및 R''는 서로 독립적으로 수소, 플루오린, 또는 메톡시임.

보다 바람직하게, 상기 단계 2의 제조 방법에 있어 Potassium tert-butoxide의 당량은 1.7-1.9이고, Ethyl 2-(diethoxyphosphoryl)acetate의 당량은 1.6-1.8 당량이다.

본 발명의 일 태양에 있어, 상기 단계 2의 제조 방법은 반응 완료 후 유기용매를 이용한 분리 과정 및 선택적으로 탈수 및/또는 농축 과정을 더 포함할 수 있으며, 이 경우 유기용매로는 메탄올, 에탄올, 이소프로판올, 아세톤, 에틸 아세테이트, 아세토니트릴, 메틸렌클로라이드, 테트라하이드로퓨란 또는 이들의 혼합용매(바람직하게는, 에틸 아세테이트, 메틸렌 클로라이드 또는 이들의 혼합용매)가 사용될 수 있다.

본 발명의 상기 단계 2의 제조 방법은 고순도로 화학식 4의 화합물을 제조하는 것이 가능하여, 유기용매를 이용한 분리 과정 또는 농축 과정 후에 추가적인 결정화 과정이 없이 다음 단계의 제조에 바로 이용 가능하다. 따라서 본 발명의 일 태양은 유기용매를 이용한 분리 과정 또는 농축 과정 후에 추가적인 결정화 과정이 없는 것을 특징으로 하는 상기 단계 2의 제조 방법을 제공한다.

또, 본 발명의 일 태양은 상기 단계 1의 제조 방법 후에 단계 2의 제조 방법이 수행되는 것을 특징으로 하는, 하기 화학식 4의 화합물의 제조 방법을 제공한다.

상기 화학식 4에 있어서, Z는 CH 또는 N이고, X는 CH₂ 또는 CHF이며, R' 및 R''는 서로 독립적으로 수소, 플루오린, 또는 메톡시임.

본 발명의 일 태양은 또한, 본 발명에 따른 상기 단계 1의 제조 방법 및/또는 단계 2의 제조 방법을 포함하는 하기 화학식 X 또는 이의 약학적으로 허용 가능한 염의 제조 방법을 포함한다.

[화학식 X]

상기 화학식 X에서,

R₁은 페닐, 피리딜 또는 하나 이상의 F 또는 메톡시로 치환된 페닐 또는 피리딜이고,

X는 CH₂ 또는 CHF이고,

NR²R³는 질소 원자를 포함하는 4-7 멤버의 헤테로사이클 고리를 형성하며, 이러한 헤테로사이클 고리는 (C1-C6)알킬(직쇄상 및 분지상 모두 포함), OH, COOH, 및 (C1-C3알킬)COOH로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나 이상의 치환기로 치환됨.

본 발명의 일 태양에 있어, 상기 NR²R³는 예를 들어, 하기 치환기들 중 어느 하나이다.

본 발명에 따른 상기 단계 1 및 2의 제조 방법 후에 국제특허출원 공개공보 WO2016-097869 A1에 개시된 다양한 후속 단계들을 이용하여 화학식 X의 화합물이 제조될 수 있으며, 국제특허출원 공개공보 WO2016-097869 A1에 개시된 내용은 본 인용에 의해 그 전체가 본 명세서 내에 포함된다.

예를 들어, 단계 2의 제조 과정 후에 생성된 결과물의 에틸 아크릴레이트 기 중 에틸 기를 제거하고 (단계 3), 여기에 Tert-butyl piperazine-1-carboxylate 등과 같은 반응물질과 반응시키고 (단계 4), 여기에서 Boc 기 등을 제거하거나 치환하여 상기 화학식 X의 NR²R³가 상기 본 발명에 따른 치환기가 되도록 반응시키며 (단계 5), 이후 임의로 다양한 산을 부가하여 염을 형성할 수도 있다 (단계 6).

본 발명에 따른 제조 방법은 수율이 높아질 뿐만 아니라, 추가적인 정제 과정 없이도 높은 순도의 본 발명 화합물을 제조할 수 있으며, 추가적인 정제 과정 (칼럼 정제, 결정화 공정 등)을 제외함으로써 공정일정을 획기적으로 단축할 수 있고, 이로부터 자재 및 용매(silica gel, Ethyl acetate, Diisopropyl ether 등)등의 사용을 줄여 원가 절감이 가능하다. 특히, 본 발명에 따른 제조 방법은 대량 생산에서도 이러한 장점들을 유지할 수 있다.

이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 실시예 등을 들어 상세하게 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명에 따른 실시예들은 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 하기 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 발명의 실시예들은 본 발명이 속한 분야에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해 제공되는 것이다.

단계 1

(R)-2-(2,5-difluorophenyl)pyrrolidine 염산염 25g 및 5-chloropyrazolo[1,5-a]pyrimidine-3-carbaldehyde 19.3g을 300 ml의 DMSO에 투입하고 교반하였다. 이와 별도로, KF 17.9g를 물 100ml에 녹여서 상기 DMSO 용액에 투입하였다. 외부온도를 110℃ 승온 후 1hr 교반하였다. 반응종결 후 25℃로 냉각하였다. 그 후, 에틸 아세테이트(EA) 400ml, 물 200ml 투입 후 15min 교반하고, 방치하여 층분리하였다. 물 층을 EA 370ml로 재추출(3회 추출)하였다. EA층 모은 후 NaCl 포화용액 370ml로 유기층 세척하였고, MgSO₄ 투입하여 탈수 후 여과하였다. 그 후, 50℃로 감압 농축하여 목적하는 (R)-5-(2-(2,5-difluorophenyl)pyrrolidin-1-yl)pyrazolo[1,5-a]pyrimidine-3-carbaldehyde 41.3g을 얻었다. 이때의 순도는 99.6% 이었으며, 수율은 118%이었다.

상기 KF를 물에 녹이는 대신 동일한 용매인 DMSO를 이용하여 상기 단계 1의 반응을 수행할 경우 순도는 28.8% 및 36.6% (2회 실험)에 불과하였으며, 수율 역시 매우 낮아 대량 생산이 실질적으로 불가능하였다.

또한, 용매로 DMSO만을 사용하고, KF 대신 반응성이 좋다고 알려진 spray-dried KF를 이용한 평가에서도 순도가 30.1% (대정화금 제품 이용) 및 25.7% (Sigma-Aldrich 제품 이용) (2회 실험)에 불과하여, spray-dried KF를 이용해서도 해당 문제점을 개선할 수 없었다.

이에 반해 본 발명의 단계 1의 제조 방법에서는 DMSO와 정제수의 혼합 용매를 사용하여 높은 순도와 좋은 순도를 확보할 수 있었으며, 순도가 매우 높아 칼럼을 이용한 정제 과정이 없이 후속 반응에 이용하였다.

단계 2

먼저 KOtBu (Potassium tert-butoxide) 21.54g(1.8eq)를 THF 390ml 투입 후 교반하였다. 그 후 Ethyl 2-(diethoxyphosphoryl)acetate 40.64g(1.7eq)을 적가하였다. 상기 단계 1의 결과물 34.99 g을 별도의 THF 390ml에 용해시킨 후 적가하고, 25℃에서 2hr 교반하였다. 이후, 80℃ 승온 후 2hr reflux하였다. 그 다음, NH₄Cl 136g, 정제수 376ml 투입 후 10min 교반하고, EA 910ml 투입 20min 교반 후 층분리하였다. 물 층은 EA 420ml로 재추출하고, EA층 모은 후 NaCl 포화용액 375ml로 유기층 세척하였다. 그 후, MgSO₄ 투입하여 탈수 후 여과하고, 50℃에서 감압 농축하여 목적하는 화합물인 ethyl (R,E)-3-(5-(2-(2,5-difluorophenyl)pyrrolidin-1-yl)pyrazolo[1,5-a]pyrimidin-3-yl)acrylate 42.46g를 얻었다. 이때의 수율 205%이었으며, 얻어진 화합물의 순도는 96.6%이었다. 얻어진 화합물의 순도가 매우 높아 결정화 과정 등의 추가 과정 없이 후속 반응에 바로 사용하였다. 참고로, 수율이 높게 나온 이유는 건조가 완전히 이루어 지지 않아 발생한 것으로 예상되며, 후속 단계에서 정확한 수율을 확인하였다.

이때 KOtBu (Potassium tert-butoxide) 및 EtOP (Ethyl 2-diethoxyphosphorylacetate)의 반응 당량만 변경하면서 얻어진 화합물의 순도를 평가하였으며, 그 결과를 하기 표 1에 종합하여 나타내었다.

반응 조건		HPLC DATA
KOtBu 당량	EtOP 당량	구분	단계 1의 생성물	단계 2의 생성물
1.8 eq	1.7 eq	반응액	0.3%	96.6%
1.38 eq	1.1 eq	반응액	0.3%	84.0%
1.5 eq	1.5 eq	반응액	2.5%	91.2%
1.8 eq	1.3 eq	반응액	3.1%	82.3%
2.5 eq	2.1 eq	반응액	1.0%	92.6%

상기 표 1에 나타나는 바와 같이, 2가지 반응 물질의 사용 당량을 기존 알려진 방법(1.38eq, 1.1eq)과 같이 사용할 경우 단계 1의 생성물의 잔류로 인해 반응시간이 길어지고, 유연물질이 증가함이 확인되었다. 또, KOtBu의 당량이 어느 정도 이상이 되어야 반응물이 모두 소진되는 것으로 파악되었으며, 과량을 사용할 경우 오히려 생성물의 순도가 떨어지는 것으로 확인되었다.

단계 3 내지 6

단계 3

단계 2에서 얻은 화합물 42.46g, EtOH 243ml, 및 H₂O 80ml을 혼합한 후에 LiOH 0.993g을 투입하였다. 외부온도를 90

승온 후 4hr 교반하였다. 반응종결 확인 후 25℃로 냉각하고, 50℃에서 감압 농축하였다. EA 180ml 투입하고, 10℃ 이하로 냉각한 후에, 2N HCl을 이용하여 pH 3으로 조절하였다. 1hr 교반하고, 여과 및 EA로 세척하고, 35℃에서 감압 농축하여, 목적하는 화합물 (R,E)-3-(5-(2-(2,5-difluorophenyl)pyrrolidin-1-yl)pyrazolo[1,5-a]pyrimidin-3-yl)acrylic acid 35.14g (순도 98.2%)을 89.0%의 수율로 얻었다.

단계 4

단계 3의 생성물 10g을 DMF 135ml에 투입 후 교반하고, 0℃로 냉각하였다. 0℃를 유지하며 HATU 13.4g 투입하였다. 0℃ 유지하며 N,N-Diisopropylethylamine 8.75ml를 적가하고, 상온에서 1hr 교반하였다. 0℃로 냉각하고, 0℃를 유지하며 Tert-butyl piperazine-1-carboxylate 6.1g을 투입하고, 상온에서 2hr 교반하였다. 반응종결을 확인 후 물 134ml 투입하고, 30min 교반하였다. 여과 및 세척 (물 134ml)하고, 40℃로 감압 농축하여, 목적하는 화합물 tert-butyl (R,E)-4-(3-(5-(2-(2,5-difluorophenyl)pyrrolidin-1-yl)pyrazolo[1,5-a]pyrimidin-3-yl)acryloyl)piperazine-1-carboxylate 13.16g (순도 99.5%)을 90.5%의 수율로 얻었다.

단계 5

단계 4의 생성물 10g을 메틸렌 클로라이드 110ml에 투입하고, 0℃로 냉각하였다. -10℃~10℃ 유지하며 TFA 28.6ml를 적가하고, 상온에서 1hr 교반하였다. 반응종결 후 0℃로 냉각하고, 2N HCl로 pH 11로 조절하였다. 메틸렌 클로라이드 55ml를 투입하고, 15min 교반 후 층분리하였다. 물 층은 MC 55ml로 재추출하였다. MC층 모은 후 NaCl 포화용액 100ml로 유기층을 세척하였다. MgSO₄ 투입하여 탈수 후 여과 및 세척(MC 이용)하고, 40℃에서 감압 농축하여 목적하는 화합물 (R,E)-3-(5-(2-(2,5-difluorophenyl)pyrrolidin-1-yl)pyrazolo[1,5-a]pyrimidin-3-yl)-1-(piperazin-1-yl)prop-2-en-1-one 7.9g (순도 99.2%)을 97.1%의 수율로 얻었다.

단계 6

단계 5의 생성물 7.9g을 MeOH 51ml에 투입하였다. Oxalic acid 0.811g을 MeOH 8ml에 용해 후 여기에 적가하고, 30min 교반하였다. 그 후, 35℃에서 감압 농축하고, Diethyl ether 109ml를 투입하고 30분 교반하였다. 여과 및 세척 (Diethyl ether 51ml)하여 목적하는 (R,E)-3-(5-(2-(2,5-difluorophenyl)pyrrolidin-1-yl)pyrazolo[1,5-a]pyrimidin-3-yl)-1-(piperazin-1-yl)prop-2-en-1-one의 oxalic acid 염 8.24g (순도 98.8%)을 93.8%의 수율로 얻었다.

HPLC 조건

상기 순도 측정에 이용한 HPLC 분석조건은 다음과 같았다.

Column	Aegispak C18-L (4.6X50mm, 3㎛)
Total flow	1ml/min
Column Temp.	25℃
Eluent A	ACN mix : H₂O mix = 95 : 5
Eluent B	ACN mix : H₂O mix = 5 : 95
Wavelength(nm)	254nm

- ACN mix : ACN : formic acid : IPA = 1 : 0.01% : 1%- H₂O mix : H₂O : formic acid : IPA = 1 : 0.01% : 1%

- run time : 20min

- Gradient condition

Time(min)	Eluent A	Eluent B
0.0	0	100
10.0	100	0
15.0	100	0
15.1	0	100
20.0	0	100

Claims

KF(potassium fluoride)의 존재 하에서 하기 화학식 1의 화합물과 화학식 2의 화합물을 반응시켜 화학식 3의 화합물을 제조하는데 있어, 반응용매로 DMSO와 정제수의 혼합 용매를 사용하는 것을 특징으로 하는 제조 방법.

상기 화학식 1 내지 3에 있어서, R은 수소, 메틸, 또는 에틸이고, R' 및 R''는 서로 독립적으로 수소, 플루오린, 또는 메톡시임.
제1항에 있어서, 상기 제조 방법은 DMSO에 용해된 화학식 1 및 2의 화합물들에 정제수에 용해된 KF를 투입하여 이루어지는, 제조 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 제조 방법은 반응 완료 후 유기용매를 이용한 분리 과정 및 선택적으로 탈수 및/또는 농축 과정을 더 포함하는, 제조 방법.
제3항에 있어서, 상기 유기용매는 메탄올, 에탄올, 이소프로판올, 아세톤, 에틸 아세테이트, 아세토니트릴, 메틸렌클로라이드, 테트라하이드로퓨란 또는 이들의 혼합용매인, 제조 방법.
제3항에 있어서, 상기 제조 방법은 칼럼을 이용한 정제 과정이 없는 것을 특징으로 하는 제조 방법.
하기 화학식 3' 화합물과 Ethyl 2-(diethoxyphosphoryl)acetate를 반응시켜 화학식 4의 화합물을 제조하는데 있어서,
상기 반응은 Potassium tert-butoxide의 존재 하에서 수행하며, Potassium tert-butoxide의 당량은 1.6-2.0이고, Ethyl 2-(diethoxyphosphoryl)acetate의 당량은 1.4-2.1 당량인 것을 특징으로 하는 제조 방법.

상기 화학식 3' 또는 4에 있어서, R' 및 R''는 서로 독립적으로 수소, 플루오린, 또는 메톡시임.
제6항에 있어서, 상기 Potassium tert-butoxide의 당량은 1.7-1.9이고, Ethyl 2-(diethoxyphosphoryl)acetate의 당량은 1.6-1.8 당량인, 제조 방법.
제6항 또는 제7항에 있어서, 상기 제조 방법은 반응 완료 후 유기용매를 이용한 분리 과정 및 선택적으로 탈수 및/또는 농축 과정을 더 포함하는, 제조 방법.
제8항에 있어서, 상기 유기용매는 메탄올, 에탄올, 이소프로판올, 아세톤, 에틸 아세테이트, 아세토니트릴, 메틸렌클로라이드, 테트라하이드로퓨란 또는 이들의 혼합용매인, 제조 방법.
제8항에 있어서, 상기 제조 방법은 유기용매를 이용한 분리 과정 또는 농축 과정 후에 추가적인 결정화 과정이 없는 것을 특징으로 하는 제조 방법.
제1항의 제조 방법 후에 제6항의 제조 방법이 수행되는 것을 특징으로 하는, 하기 화학식 4의 제조 방법.

상기 화학식 4에 있어서, Z는 CH 또는 N이고, X는 CH₂ 또는 CHF이며, R' 및 R''는 서로 독립적으로 수소, 플루오린, 또는 메톡시임.