KR20100103427A - 아연 분말을 이용한 메로페넴의 개선된 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 카바페넴계 첨단 항생물질인 메로페넴·삼수화물[(1R,5S,6S)-2-[((2’S,4’S)-2’-디메틸아미노카르보질)피롤리딘-4’-일티오]-6-[(R)-1-히드록시에틸]-1-메틸카르바벤-2-엠-3-카르복실산, 삼수화물]의 개선된 합성방법에 관한 것이다.

Description

아연 분말을 이용한 메로페넴의 개선된 제조방법{Improved process for preparing meropenem using zinc powder}
본 발명은 카바페넴계 최고의 항생물질로서 우수한 효능과 안정성을 인정받은 메로페넴·삼수화물의 새로운 제조방법에 관한 것이다. 구체적으로, 본 발명은 아연분말을 이용한 마일드한 반응조건으로 탈보호 반응을 수행하여 고순도 및 고수율로 메로페넴·삼수화물을 얻는 방법에 관한 것이다.
메로페넴·삼수화물(Meropenem·3H2O) [화학명: (4R,5S,6S)-3-((3S,5S)-5-(dimethylcarbamoyl)pyrrolidin-3-ylthio)-6-((R)-1-hydroxyethyl)-4-methyl-7-oxo-1-azabicyclo[3.2.0]hept-2-ene-2-carboxylic acid, trihydrate]은 하기 화학식 (1)의 구조를 갖는 화합물이다.
Figure pat00001
메로페넴의 합성에 대한 종래 기술로서, 미국 특허 제4,943,569호에서는 하기 반응식 1에 도시한 바와 같이 MAP을 측쇄 물질(side chain)과 커플링 반응시켜 카복실기가 p-메톡시벤질기 또는 p-니트로벤질기로 보호된 메로페넴-PNB를 제조하고, 이를 적당량의 테트라하이드로퓨란과 에탄올의 혼합용매에 용해시킨 후 무게비 120%의 10% 팔라듐-카본 존재하에서 모르폴리노프로판설폰산 (morpholinopropanesulfonic acid) 완충용액으로 실온에서 3시간동안 수소화시키고, 촉매를 여과하고, 테트라하이드로퓨란과 에탄올을 감압증류한 후 잔류용액을 에틸아세테이트로 세척한 다음 수용액 중의 용매를 감압증류하고 CHP-20P를 이용하는 칼럼 크로마토그래피로 분리한 후 동결건조하여 비결정형 메로페넴을 얻는 공정을 개시하고 있다.
[반응식 1]
Figure pat00002
또한, 미국 특허 제4,888,344호에서는 메로페넴-PNB를 테트라하이드로퓨란(THF)과 물의 혼합 용매에 용해시키고, 10% 팔라듐-탄소를 첨가하여 수소 대기하(4.8 atm)에 실온에서 5시간 반응시킨 후 촉매를 여과하고, 테트라하이드로퓨란을 감압증류한 후 잔류용액을 디클로로메탄으로 세척하고, 수용액 중의 용매를 감압증류하고, 역삼투압 축합기기를 이용하여 농축한 후 결정화 과정을 거쳐 목적하는 메로페넴 삼수화물을 얻는 방법이 소개되어 있다. 미국 특허 제4,888,344호의 방법은 미국 특허 제4,943,569호의 방법과 비교하여 모르폴리노프로판설폰산 완충액을 사용하지 않고 물과 테트라하이드로퓨란 혼합 용매에서 촉매 수소화 반응을 수행하므로 칼럼 크로마토그래피, 동결건조, 분리 및 회수 과정 없이 수성 농축액으로부터 곧바로 수화물을 습득할 수 있다는 장점이 있다.
한편, 대한민국 특허공개 제1994-14399호에서는 메로페넴-PNB를 합성함에 있어 새로운 공정을 도입하여 제조 공정을 종래 방법보다 단축시키고 용이하게 실시할 수 있도록 함으로써 최종 목적 화합물의 수율을 향상시켰다. 그러나 이 방법 역시 메로페넴-PNB의 탈보호 공정은 미국 특허 제4,943,569호를 적용하고 있으므로 메로페넴을 비결정형으로 얻은 후 보다 안정한 삼수화물을 얻기 위한 결정화 공정을 추가로 수행하여 55.3%(탈보호 반응수율 69.1%, 결정화 수율 80%)의 수율로 메로페넴 삼수화물을 얻고 있다.
상기 방법들은 공정이 복잡하고 장치비도 매우 고가이며, 특히 고가인 팔라듐-카본을 다량 사용하여야 하는 문제가 있다. 또한, 폭발 위험이 매우 큰 수소가스를 사용하여야 하기 때문에 산업화하기 어려운 단점이 있다.
미국특허제4,943,569호 미국특허제4,888,344호 대한민국특허공개제1994-14399호
메로페넴을 제조하기 위한 종래 방법들이 상기 설명한 바와 같은 여러 가지 문제를 안고 있으며, 특히 카복실기 보호기로서 통상 사용되는 p-니트로벤질기를 제거하는 조건이 산업화에 적당하지 못하다고 생각되었으므로, 본 발명자들은 보다 온화한 조건으로서 산업적으로 적용하기 용이하며 수율, 품질 면에서도 개선된 방법을 개발하고자 집중적인 연구를 수행하였다. 이러한 노력의 결과, 본 발명자들은 탈보호 공정에 아연 분말을 사용하면 이러한 목적을 달성할 수 있음을 발견하고 본 발명을 완성하게 되었다.
따라서 본 발명은 하기 화학식 (2)의 메로페넴-PNB [(4R,5S,6S)-4-니트로벤질 3-((3S,5S)-5-(디메틸카바모일)-1-((4-니트로벤질옥시)카보닐)피롤리딘-3-일티오)-6-((R)-1-하이드록시에틸)-4-메틸-7-옥소-1-아자비사이클로[3.2.0]헵트-2-엔-2-카복실레이트]를 유기 용매와 포스페이트 수용액으로 구성된 혼합 용매 중에서 아연 분말과 반응시켜 p-니트로벤질기를 제거하고, 그 결과물로부터 포스페이트를 제거한 후, 결정화용 혼합 용매로 메로페넴·삼수화물을 결정화함을 특징으로 하여, 화학식 (1)의 메로페넴·삼수화물을 제조하는 방법에 관한 것이다.
Figure pat00003
[화학식 1]
Figure pat00004
본 발명은 고압의 수소 반응을 통하여 p-니트로벤질기를 제거하는 종래 기술의 문제점을 보완하여 카바페넴계 이(아)민 화합물의 카복실기 보호기인 p-니트로벤질기를 아연 분말을 이용한 온화한 조건에서 제거함으로써 산업적으로 안전한 방법을 제공하고 있다. 뿐만 아니라 저가의 이온 레진을 사용함으로써 비용절감의 경제적인 방법과 반응후 불순물인 포스페이트의 효율적인 제거 방법으로 품질 향상의 효과를 발휘한다. 본 발명은 또한, 메로페넴-PNB를 합성하는 커플링 공정과 p-니트로벤질기를 제거하는 탈보호 공정을 인 사이투로 진행하는 방법을 제공함으로써 간편함과 생산성 향상의 추가적인 효과를 발휘한다.
화학식 (2)의 메로페넴-PNB로부터 메로페넴·삼수화물을 제조하는 과정은 보호기인 p-니트로벤질기의 탈보호 과정으로서, 메로페넴-PNB를 용해시킬 수 있는 유기 용매와 포스페이트 수용액의 혼합 용매에서 반응이 이루어지며, 20 내지 50℃에서 0.5 내지 5 시간, 바람직하게는 1 내지 1.5시간 동안 반응을 진행시킨다.
메로페넴-PNB를 용해시키는 유기 용매는 테트라하이드로퓨란, 아세토니트릴, 아세톤, 에틸아세테이트, 메틸렌클로라이드, 클로로포름 등으로부터 선택된다. 메로페넴-PNB의 유기 용매 용액에 0.5 내지 1.6 M 포스페이트 수용액, 바람직하게는, 1.5M의 포스페이트 수용액을 넣고 25℃ 정도로 온도를 맞춘 후 아연 분말을 천천히 가한다. 이때 유기 용매: 포스페이트 수용액의 혼합비는 메로페넴-PNB의 무게 대비 5:5 내지 15:30 부피, 바람직하게는 10:20 부피가 되도록 한다. 포스페이트는 KH2PO4, K2HPO4, H3PO4, NaH2PO4 및 Na2HPO4 중에서 선택될 수 있으며 바람직하게는 KH2PO4를 사용하고, 농도는 메로페넴-PNB 용액에 더해지면서 거의 포화 상태를 나타내도록 하는 것이 바람직하다. 포스페이트 농도가 낮은 경우에는 보호기의 니트로 부분만 아민으로 환원되는 중간체에 머물게 되어 목적 화합물을 최대로 얻을 수 없으며, 포스페이트 완충액을 사용하는 경우에는 포스페이트를 단독으로 사용하는 경우에 비해 목적 화합물이 상당량 분해되어 불순물이 다량 생성되고 수율 저하 및 함량 저하의 원인이 된다. 아연 분말은 무게비로 메로페넴-PNB를 기준으로 총 4 내지 8배 투입한다. 이때, 급격한 발열에 의한 목적 화합물의 분해를 피하기 위하여 아연 분말을 분할 투입하면 급격한 발열 현상이 최소화될 수 있다. 탈보호 반응 온도를 20℃ 미만으로 하면 1차 환원된 아민 중간체까지만 반응이 진행되어 반응 완결이 안되며, 50℃ 초과의 온도에서는 반응속도 및 완결도가 빨라지는 반면, 목적 화합물이 다량 분해되어 수율 및 순도 저하의 원인이 된다.
반응이 완결되면 여과하여 아연 분말을 제거한다. 이때, 테트라하이드로퓨란, 알코올 등과 같은 극성 유기 용매와 물의 혼합액으로 여과기의 아연 분말을 세척하여 아연 분말에 다량 흡착되어 있는 목적 화합물을 완전히 여과해낸다. 여액을 층 분리하여 수층을 분리한 후 반응액 또는 세척액으로 사용된 유기 용매를 제거하기 위해 비극성 유기 용매, 예를 들어, 디클로로메탄, 클로로포름, 테트라클로로메탄 등으로 수 차례에 걸쳐 세척한다. 만약, 남아 있는 유기 용매를 제거하기 위해 농축을 하게 되면 약산성을 띤 반응액상에서 목적 화합물이 점차 분해되어 수율 및 함량의 손실을 보게 된다. 특히 추출 또는 농축 과정에서 수층에 물과 친화성이 있는 유기 용매가 남게 되는 경우, 유기 용매는 흡착 레진에 목적 화합물이 흡착되는 것을 방해하여 그대로 용출이 되게 함으로써 수율에 손실을 발생시키므로 제거하는 것이 좋다.
상기한 바와 같이 하여 얻어진 결과물로부터 포스페이트를 제거한다.
포스페이트의 1차적 제거는 결정화를 통해 이루어질 수 있다. 즉, 메로페넴 용해성 용매이면서 포스페이트 불용성 용매, 예를 들면 메탄올, 에탄올, 이소프로필알콜, 테트라하이드로퓨란, 아세톤, 아세토니트릴 등과 같이 물과 섞이는 용매, 바람직하게는 메탄올을 투입하여 결정으로 다량의 포스페이트를 1차 제거하는 것이다.
본 발명의 바람직한 일 구체예에 따르면, 추출 공정이 끝난 후 목적 화합물이 녹아있는 수층을 냉각하고 미리 냉각한 메탄올을 투입하여 포스페이트를 1차 제거한다. 메탄올은 부피비로 메로페넴-PNB를 기준으로 총 10배 내지 80배 투입한다. 이때, 냉각한 메탄올 투입시 온도가 너무 높으면 불순물이 많이 발생함으로 20℃이하로 투입하는 것이 바람직하다. 투입이 끝나고 포스페이트 결정을 숙성시킨 후 결정을 여과하여 제거한다.
바람직하게는, 상기한 바와 같이 결정화 및 여과를 통한 포스페이트 1차 제거가 끝난 결과물을 양이온 레진에 통과시켜 포스페이트를 2차로 제거할 수 있다.
본 발명의 바람직한 일 구체예에 따르면, 결정화 및 여과를 통한 포스페이트 1차 제거가 끝나면 목적 화합물이 녹아있는 수층을 냉각한 뒤, 이를 미리 린스처리하고 냉각시킨 양이온 레진, 예를 들어, BCMB50, BC108, NM60G, Lewit up 1213, Lewit up 1243, IRC86RF, S8227 등, 바람직하게는 BCMB50에 통과시켜 포스페이트를 2차로 제거한다. 즉, 목적 화합물이 포함된 수층을 양이온 레진에 통과시킴으로써 포스페이트를 추가로 제거하여 목적물을 정제하는 것이다. 레진을 통과하는 목적 화합물의 pH를 올려주고, 통과가 끝난 목적 화합물의 pH를 5.0~7.0로 조절한 후 임의로 1N-메틸몰포린/아세트산 완충용액(N-Methylmorpholine/acetic acid, pH 6.5~7.0)을 가한 후 메로페넴-PNB 무게를 기준으로 하여 3 내지 20배 부피가 될 때까지 농축한다. 메틸몰포린/아세트산 완충용액은 농축시 목적 화합물의 분해를 억제하는 역할을 하여 최종 수율을 5% 이상 높일 수 있게 해준다. 용출액을 농축하는 과정에서도 열에 의한 분해를 최소화하기 위해 저온에서 농축이 진행되어야 하며 이를 위해 역삼투 장비를 이용하여 저온에서 빠른 시간 내에 농축을 진행한다.
다르게는, 포스페이트의 1차적 제거는 흡착 레진을 사용하여 이루어질 수도 있다.
본 발명의 다른 구체예에 따르면, 추출 공정이 끝난 후 목적 화합물이 녹아있는 수층을 냉각하고 미리 냉각시킨 흡착 레진, 예를 들어, SP-207, Amberlite®, XAD4, XAD7, Diaion HP-20, HP-40 등, 바람직하게는 SP-207을 이용하여 포스페이트를 제거한다. 즉, 목적 화합물이 포함된 수층을 레진에 흡착시키고 수층을 기준으로 하여 50 내지 100배량의 물을 가하여 반응에 사용한 포스페이트와 극성이 높은 불순물을 제거한다. 포스페이트를 제거한 다음 20 내지 80% 농도로 물과 혼합한 극성 용매, 예를 들어, 메탄올, 에탄올, 이소프로필알콜, 테트라하이드로퓨란, 아세톤, 아세토니트릴 등, 바람직하게는 메탄올 또는 에탄올로 전개하여 목적 화합물을 용출시킨다.
극성 용매 함유 수용액을 흡착 레진에 전개시키면 극성이 바뀌면서 상당한 발열이 일어나고 이로 인해 목적 화합물이 분해될 수 있다. 따라서 사용되는 전개액은 최대한 냉각시켜 목적 화합물이 분해되는 것을 최소화한다. 목적 화합물이 포함된 용출액 분획을 모으고 임의로 1N-메틸몰포린/아세트산 완충용액(N-Methylmorpholine/acetic acid, pH 6.5~7.0)을 가한 후 메로페넴-PNB 무게를 기준으로 하여 3 내지 20배 부피가 될 때까지 농축한다. 메틸몰포린/아세트산 완충용액은 농축시 목적 화합물의 분해를 억제하는 역할을 하여 최종 수율을 5% 이상 높일 수 있게 해준다. 용출액을 농축하는 과정에서도 열에 의한 분해를 최소화하기 위해 저온에서 농축이 진행되어야 하며 이를 위해 역삼투 장비를 이용하여 저온에서 빠른 시간 내에 농축을 진행한다.
상기 설명한 양이온 레진 또는 흡착 레진 용출액의 농축액에는 메로페넴 용해성 용매가 이미 포함되어 있으므로, 여기에 메로페넴 불용성 용매, 예를 들어, 아세톤, 이소프로필알콜, 테트라하이드로퓨란, 바람직하게는 아세톤을 메로페넴-PNB 무게를 기준으로 하여 10 내지 110배 부피를 가하여 1시간 동안 실온에서 결정을 생성시킨다. 0 내지 5℃로 냉각하여 2 시간 동안 교반함으로써 결정을 숙성시키고 여과하고 아세톤으로 세척하여 25℃에서 진공 건조한다. 본 발명의 구체예들에 있어서 NMR 스펙트럼을 사용하여 측정한 결과, 본 공정을 통해 합성한 목적 화합물과 메로페넴 USP 표준물질이 동등한 물질임을 확인하였다.
본 발명의 또 다른 구체예에 따르면, 포스페이트 1차 제거가 끝난 결과액을, 레진에 통과시키지 않고, 메로페넴-PNB 무게를 기준으로 하여 3 내지 20배 부피가 될 때까지 농축할 수도 있다. 이 때 바람직하게는 상기 설명한 메틸몰포린/아세트산 완충용액을 사용할 수 있다. 이 농축과정에서도 역시 열에 의한 분해를 최소화하기 위해 저온에서 농축이 진행되어야 하며 이를 위해 역삼투 장비를 이용하여 저온에서 빠른 시간 내에 농축을 진행한다. 또한 이 농축액에도 메로페넴 용해성 용매가 이미 포함되어 있으므로, 여기에 메로페넴 불용성 용매, 예를 들어, 아세톤, 이소프로필알콜, 테트라하이드로퓨란, 바람직하게는 아세톤을 메로페넴-PNB 무게를 기준으로 하여 10 내지 110배 부피를 가하여 1시간 동안 실온에서 결정을 생성시킨다. 0 내지 5℃로 냉각하여 2 시간 동안 교반함으로써 소량의 포스페이트를 포함한 메로페넴 1차 결정을 숙성시키고 여과하고 아세톤으로 세척하여 25℃에서 진공 건조한다. 다음으로, 포스페이트가 포함된 메로페넴 1차 결정을, 미리 냉각한 메로페넴 저용해성 용매, 예컨대 물에 슬러리하여, 남아있는 포스페이트를 추가로 제거한다. 메로페넴의 수율 손실을 최소화하면서 잔류한 포스페이트를 효과적으로 제거하기 위하여 냉각 혼합한 아이소프로판올:물의 부피 대비 1:2 내지 3:1 혼합액으로 세척하고, 얻어진 메로페넴 2차 결정을 25℃에서 진공 건조한다.
이러한 메로페넴의 2차 결정화를 통한 포스페이트의 추가적 제거방법은, 앞서 설명한 양이온 레진 또는 흡착 레진 용출액의 농축액으로부터 얻어진 메로페넴의 결정에 대해서도 적용가능하다.
본 발명에서 사용한 화학식 2의 메로페넴-PNB는 하기 화학식 (3)의 MAP [(4R,5R,6S)-4-니트로벤질 3-(디페녹시포스포릴옥시)-6-((R)-1-하이드록시에틸)-4-메틸-7-옥소-1-아자비사이클로[3.2.0]헵트-2-엔-2-카복실레이트]와 하기 화학식 (4)의 측쇄 화합물 (Side Chain) [(2S,4S)-4-니트로벤질 2-(디메틸카바모일)-4-머캅토피롤리딘-1-카복실레이트]를 커플링 반응시켜 얻을 수 있다.
Figure pat00005
Figure pat00006
화학식 (2)의 메로페넴-PNB를 얻는 커플링 단계(coupling step)에 연속하여 카복실기 보호기인 p-니트로벤질기를 제거하는 탈보호 단계를 수행함에 있어 커플링 단계 후 메로페넴-PNB의 결정화를 거친 후 탈보호 단계를 수행할 수도 있고, 결정화를 거치지 않고 추출 용매 하에서 단리 및 정제없이 인 사이투(in situ)로 탈보호 단계를 진행할 수도 있다. 커플링 공정 후 메로페넴은 수층에 용해되고 부산물들은 유기층에 용해되어 추출과정 만에 의해서도 1차적인 정제가 가능하기 때문에 이와 같은 인 사이투 진행이 가능하다. 인 사이투로 탈보호 단계를 진행하게 되면 수율이 개선됨은 물론 반응시간이 단축되어 생산성을 크게 향상시킬 수 있다.
좀더 구체적으로, 화학식 (3)의 MAP과 화학식 (4)의 측쇄 화합물의 커플링 반응은 극성이 높은 유기 용매, 예를 들어, 디메틸아세트아마이드, 디메틸포름아마이드 등을 반응용매로 하여 염기, 예를 들어, 디이소프로필에틸아민(Diisopropylethylamine)의 존재 하에 수행할 수 있다. 반응은 -20℃ 내지 실온에서 1 내지 5시간 동안 수행한다. 반응완결 후 유기 용매로 반응액을 추출하고 0.1 내지 6N-HCl, 포화 소금물로 세척한 후 무수 황산마그네슘과 활성탄으로 처리한다. 여과 후 용매 농축과정 없이 에틸 아세테이트 상태에서 바로 결정화하여 메로페넴-PNB를 합성한다. 또는, 앞에서 설명한 바와 같이, 결정화 과정 없이 추출액 상태 그대로 (in-situ) 후속의 탈보호 반응에 사용할 수도 있다.
정리하면, 본 발명에 따른 방법은 다음과 같은 여러 가지 이점을 갖고 있다.
첫째, 탈보호 반응에서 저가의 아연 분말을 사용하므로 매우 경제적이고 상온, 상압의 온화한 조건에서 반응을 진행함으로써 폭발 위험이 없어 산업적으로 적용하기 용이하다.
둘째, 종래 방법에서는 탈보호 수소 반응에서 고가의 특별장비를 필요로 하고 있으나, 본 발명에 따른 방법에서는 일반적인 반응 설비를 사용할 수 있다. 게다가 저가의 양이온 레진을 사용할 수도 있어 비용 절감의 효과가 있으며, 반응스케일을 자유자재로 조절할 수 있다.
셋째, 메로페넴-PNB를 제조한 후 분리, 정제 과정없이 인 사이투로 탈보호 반응을 수행함으로써 수율 손실을 최소화할 수 있다.
넷째, 포스페이트가 효과적으로 제거됨으로써 함량 증가, 불순물 감소에 따른 품질 향상의 효과가 나타난다.
이하, 본 발명을 하기 실시예에 의거하여 보다 구체적으로 설명한다. 그러나 이들 실시예는 본 발명의 이해를 돕기위한 것일 뿐, 어떤 의미로든 본 발명의 범위가 실시예로 제한되지는 않는다.
실시예 1
1-1) 메로페넴 - PNB 의 제조
MAP 20g을 디메틸아세트아마이드(dimethylacetamide) 80mL에 녹이고, 측쇄 물질(side chain) 12.5g을 넣었다. 0~5℃로 냉각한 후 디이소프로필에틸아민(diisopropylethylamine) 6.5mL를 적가하였다. 0~5℃에서 5시간 교반한 후 에틸아세테이트 120mL와 물 200mL를 첨가하여 반응액을 교반한 다음 층 분리하였다. 에틸아세테이트 층에 0.5N HCl 80mL를 가하여 잔류하는 염기를 제거하고 포화 소금물 200mL로 세척하였다. 무수 황산마그네슘과 활성탄을 사용하여 남아있는 물과 컬러를 제거하였다. 여액인 에틸아세테이트 용액을 교반하여 결정을 생성시켰다. 상온에서 8시간 교반한 다음 0-5℃로 냉각하여 2시간 교반하고, 여과하여 메로페넴-PNB 18.78g을 얻었다.
1-2) 메로페넴 삼수화물의 제조
메로페넴-PNB 20g을 테트라하이드로퓨란 200mL에 용해시켰다. 여기에 포타슘포스페이트 모노베이직(KH2PO4) 60g을 물 400mL에 녹인 것을 첨가한 후 27℃로 가온하였다. 아연 분말 80g을 나누어 천천히 가한 후 25~35℃ 사이에서 1시간 동안 교반하였다. 반응이 완료됨을 확인하고 메틸렌클로라이드 220mL를 가하여 10분간 교반한 후 여과하여 아연 분말을 제거하였다. 수층을 분리한 후 메틸렌클로라이드 100mL로 2회 세척하여 수층에 존재하는 테트라하이드로퓨란을 완전히 제거하였다. 수층을 냉각한 다음 흡착 레진 SP-207이 충진된 칼럼에 전개하여 흡착시켰다. 레진 컬럼을 물 2L로 세척하여 반응에 사용한 포타슘포스페이트 염과 불순물을 제거하고, 60% 메탄올 2L를 전개하여 메로페넴을 완전히 용출시켰다. 메로페넴이 들어있는 분획을 모으고 N-메틸몰포린/아세트산 완충액(pH 6.5)를 가하여 메로페넴-PNB 무게 대비 10배 부피가 될 때까지 농축하였다. 아세톤 1100mL를 가하여 결정을 생성시킨 후 상온에서 1시간 교반하였다. 여과 및 건조하여 메로페넴 삼수화물 9.78g을 수득하였다.
Figure pat00007

실시예 2
메로페넴 삼수화물의 제조
실시예 1-1)의 방법으로 얻은 메로페넴-PNB 20g을 에틸아세테이트 200mL에 용해시켰다. 여기에 포타슘포스페이트 모노베이직(KH2PO4) 60g을 물 400mL에 녹인 것을 첨가한 후 30℃로 가온하였다. 에틸아세테이트/포타슘포스페이트 모노베이직 용액 상에서 아연 분말 80g을 가한 후 25~35℃ 사이에서 1시간 동안 교반하였다. 반응이 완료된 후 아연 분말을 여과하고 테트라하이드로퓨란/물 혼합액 60mL로 세척하였다. 수층을 분리하고 메틸렌클로라이드 200mL로 세척한 후 흡착 레진 SP-207이 충진된 칼럼에 전개하여 흡착시켰다. 레진 칼럼을 물 2L로 세척하여 반응에 사용한 포타슘포스페이트 모노베이직과 불순물을 제거하고, 60% 메탄올 2L를 전개하여 메로페넴을 완전히 용출시켰다. 메로페넴이 들어있는 분획을 모으고 N-메틸몰포린/아세트산 완충액(pH 6.5)를 가하여 메로페넴-PNB 무게 대비 10배 부피가 될 때까지 농축하였다. 아세톤 1100mL를 가하여 결정을 생성시킨 후 상온에서 1시간 교반하였다. 여과 및 건조하여 메로페넴 삼수화물 9.66g을 수득하였다.
실시예 3
메로페넴 삼수화물의 제조
실시예 1-1)의 방법으로 얻은 메로페넴-PNB 20g을 메틸렌클로라이드 200mL에 용해시켰다. 여기에 포타슘포스페이트 모노베이직(KH2PO4) 60g을 물 400mL에 녹인 것을 첨가한 후 30℃로 가온하였다. 메틸렌클로라이드/포타슘포스페이트 모노베이직 용액 상에서 아연 분말 80g을 가한 후 25~35℃ 사이에서 1시간 동안 교반하였다. 반응이 완료된 후 아연 분말을 여과하고 테트라하이드로퓨란/물 혼합액 60mL로 세척하였다. 수층을 분리하고 메틸렌클로라이드 200mL로 세척한 후 흡착 레진 SP-207이 충진된 칼럼에 전개하여 흡착시켰다. 레진 칼럼을 물 2L로 세척하여 반응에 사용한 포타슘포스페이트 모노베이직과 불순물을 제거하고, 60% 메탄올 2L를 전개하여 메로페넴을 완전히 용출시켰다. 메로페넴이 들어있는 분획을 모으고 N-메틸몰포린/아세트산 완충액(pH 6.5)를 가하여 메로페넴-PNB 무게 대비 10배 부피가 될 때까지 농축하였다. 아세톤 1100mL를 가하여 결정을 생성시킨 후 상온에서 1시간 교반하였다. 여과 및 건조하여 메로페넴 삼수화물 9.84g을 수득하였다.
실시예 4
메로페넴 삼수화물의 합성 ( in situ 공정)
MAP 20g을 디메틸아세트아마이드(dimethylacetamide) 80mL에 녹이고, 측쇄 물질 12.5g을 넣었다. 0-5℃로 냉각한 후 디이소프로필에틸아민(diisopropylethylamine) 6.5mL를 적가하였다. 5시간 교반한 후 에틸아세테이트 120mL와 물 200mL를 첨가하여 교반한 다음 층 분리하였다. 에틸아세테이트 층에 0.5N HCl 80mL를 가하여 잔류하는 염기를 제거하고 포화 소금물 200mL로 세척하였다. 무수 황산마그네슘과 활성탄을 사용하여 남아있는 물과 컬러를 제거하였다. 여과 후 용매 농축 과정없이 에틸아세테이트 용액 상태에서 바로 다음 반응을 진행하였다. 에틸아세테이트 용액에 포타슘포스페이트 모노베이직(KH2PO4) 60g을 물 400mL에 녹인 것을 첨가한 후 30℃ 이상으로 가온하였다. 아연 분말 80g을 가한 후 25~35℃ 사이에서 1시간 동안 교반하였다. 반응이 완료된 후 아연 분말을 여과하고 테트라하이드로퓨란/물 혼합액으로 세척하였다. 수층을 분리하고 메틸렌클로라이드 100mL로 4회 세척한 후 흡착 레진 SP-207이 충진된 칼럼에 전개하여 흡착시켰다. 레진 칼럼을 물 2L로 세척하여 반응에 사용한 포타슘포스페이트 모노베이직과 불순물을 제거하고, 60% 메탄올 2L를 전개하여 메로페넴을 완전히 용출시켰다. 메로페넴이 들어있는 분획을 모으고 N-메틸몰포린/아세트산 완충액(pH 6.5)를 가하여 메로페넴-PNB 무게 대비 10배 부피가 될 때까지 농축하였다. 아세톤 1100mL를 가하여 결정을 생성시킨 후 상온에서 1시간 교반하였다. 여과 및 건조하여 메로페넴 삼수화물 10.30g을 수득하였다.
실시예 5
메로페넴 삼수화물의 제조
실시예 1-1)의 방법으로 얻은 메로페넴-PNB 20g을 테트라하이드로퓨란 200mL에 용해시켰다. 여기에 1.6M 소듐포스페이트 모노베이직(NaH2PO4) 400mL를 가한 후 27℃로 가온하였다. 아연 분말 80g을 천천히 가한 후 25~35℃ 사이에서 1시간 동안 교반하였다. 반응이 완료됨을 확인하고 메틸렌클로라이드 220mL를 가하여 10분간 교반한 후 여과하여 아연 분말을 제거하였다. 수층을 분리한 후 메틸렌클로라이드 100mL로 2회 세척하여 수층에 존재하는 테트라하이드로퓨란을 완전히 제거하였다. 수층을 냉각한 후 흡착 레진 SP-207이 충진된 칼럼에 전개하여 흡착시켰다. 레진 칼럼을 물 2L로 세척하여 반응에 사용한 소듐포스페이트 모노베이직과 불순물을 제거하고, 60% 메탄올 2L를 전개하여 메로페넴을 완전히 용출시켰다. 메로페넴이 들어있는 분획을 모으고 N-메틸몰포린/아세트산 완충액(pH 6.5)를 가하여 메로페넴-PNB 무게 대비 10배 부피가 될 때까지 농축하였다. 아세톤 1100mL를 가하여 결정을 생성시킨 후 상온에서 1시간 교반하였다. 여과 및 건조하여 메로페넴 삼수화물 8.53g을 수득하였다.
실시예 6
메로페넴 삼수화물의 제조
메로페넴-PNB 20g을 테트라하이드로퓨란 200mL에 용해시켰다. 여기에 포타슘포스페이트 모노베이직(KH2PO4) 60g을 물 400mL에 녹인 것을 첨가한 후 27℃로 가온하였다. 아연 분말 80g을 나누어 천천히 가한 후 25~35℃ 사이에서 1시간 동안 교반하였다. 반응이 완료됨을 확인하고 여과하여 아연 분말을 제거 하였다. 메틸렌클로라이드 220mL를 가하여 교반 후 층분리 하였다. 수층을 분리한 후 메틸렌클로라이드 100mL로 2회 세척하여 수층에 존재하는 테트라하이드로퓨란을 완전히 제거하였다. 수층을 냉각한 다음 냉각한 메탄올 800mL를 적가하여 포타슘포스페이트 결정을 석출시켰다. 결정을 여과한 후, 여액을 린스된 양이온 레진 BCMB50이 충진된 칼럼에 통과 시켜 잔류하는 포스페이트를 제거하였다. N-메틸몰포린/아세트산 완충액(pH 6.5)를 가하여 메로페넴-PNB 무게 대비 10배 부피가 될 때까지 농축하였다. 아세톤 1000mL를 가하여 결정을 생성시킨 후 상온에서 1시간 교반하였다. 여과 및 건조하여 메로페넴 삼수화물 10.15g을 수득하였다.
NMR 스펙트럼을 사용하여 측정한 결과 본 실시예를 통해 합성한 목적 화합물과 메로페넴 USP 표준물질이 동등한 물질임을 확인하였다.
실시예 7
메로페넴 삼수화물의 제조
메로페넴-PNB 20g을 테트라하이드로퓨란 200mL에 용해시켰다. 여기에 포타슘포스페이트 모노베이직(KH2PO4) 60g을 물 400mL에 녹인 것을 첨가한 후 27℃로 가온하였다. 아연 분말 80g을 나누어 천천히 가한 후 25~35℃ 사이에서 1시간 동안 교반하였다. 반응이 완료됨을 확인하고 여과하여 아연 분말을 제거 하였다. 메틸렌클로라이드 220mL를 가하여 교반 후 층분리 하였다. 수층을 분리한 후 메틸렌클로라이드 100mL로 2회 세척하여 수층에 존재하는 테트라하이드로퓨란을 완전히 제거하였다. 수층을 냉각한 다음 냉각한 메탄올 800mL를 적가하여 포타슘포스페이트 결정을 석출시켰다. 결정을 여과한 후, 여액 메로페넴-PNB 무게 대비 10배 부피가 될 때 까지 농축하였다. 아세톤 1100mL를 가하여 결정을 생성 시킨 후, 상온에서 1시간 교반 하였다. 여과 하여 메로페넴 삼수화물 및 포스페이트가 함유된 결정 12.2g을 얻었다. 이 결정 12.2g을 냉각된 물 48ml에 투입하고 30분 동안 교반하였다. 여과 및 건조하여 메로페넴 삼수화물 9.9g을 수득 하였다.
NMR 스펙트럼을 사용하여 측정한 결과 본 실시예를 통해 합성한 목적 화합물과 메로페넴 USP 표준물질이 동등한 물질임을 확인하였다.

Claims (19)

  1. 하기 화학식 (2)의 메로페넴-PNB를 유기 용매와 포스페이트 수용액으로 구성된 혼합 용매 중에서 아연 분말과 반응시켜 p-니트로벤질기를 제거하고, 그 결과물로부터 포스페이트를 제거한 후, 결정화용 혼합 용매로 메로페넴·삼수화물을 결정화함을 특징으로 하여 화학식 (1)의 메로페넴·삼수화물을 제조하는 방법:
    [화학식 2]
    Figure pat00008

    [화학식 1]
    Figure pat00009
  2. 제1항에 있어서, 아연 분말을 무게비로 메로페넴-PNB를 기준으로 총 4 내지 8배 투입하는 방법.
  3. 제1항에 있어서, 포스페이트는 KH2PO4, K2HPO4, H3PO4, NaH2PO4 및 Na2HPO4 중에서 선택된 하나 이상인 방법.
  4. 제1항에 있어서, 유기 용매가 테트라하이드로퓨란, 아세토니트릴, 아세톤, 에틸아세테이트, 메틸렌클로라이드 및 클로로포름 중에서 선택되는 방법.
  5. 제1항에 있어서, 20~50℃의 온도에서 0.5 내지 5시간 동안 반응을 수행하는 방법.
  6. 제1항에 있어서, p-니트로벤질기를 제거한 후 레진 칼럼으로 정제하고 농축한 다음 메로페넴 불용성 용매와 용해성 용매를 포함하는 결정화용 혼합 용매중에서 결정화하는 방법.
  7. 제6항에 있어서, 메로페넴 불용성 용매가 아세톤, 이소프로필알콜 및 테트라하이드로퓨란 중에서 선택되고, 용해성 용매로 물을 사용하여 결정화하는 방법.
  8. 제6항에 있어서, 흡착 레진 칼럼을 사용하여 정제하는 방법.
  9. 제8항에 있어서, 레진 정제시 메탄올, 에탄올, 이소프로필알콜, 아세톤, 아세토니트릴 및 테트라하이드로퓨란 중에서 선택된 극성 용매와 물의 혼합 용매를 사용하여 메로페넴을 용출시키는 방법.
  10. 제6항에 있어서, 칼럼 용출액을 메로페넴-PNB 무게 대비 3 내지 20배 부피로 농축한 다음 불용성 용매를 메로페넴-PNB 무게 대비 10 내지 110배 부피로 가하여 결정화하는 방법.
  11. 제1항에 있어서, 화학식 (2)의 메로페넴-PNB가 하기 화학식 (3)의 MAP와 하기 화학식 (4)의 측쇄 화합물 (Side Chain)을 커플링 반응시켜 제조한 것인 방법.
    [화학식 3]
    Figure pat00010

    [화학식 4]
    Figure pat00011
  12. 제11항에 있어서, 커플링 반응 생성물의 결정화 과정 없이 추출액 상태 그대로 (in-situ) 탈보호 반응에 사용하는 방법.
  13. 제1항에 있어서, 포스페이트의 제거가 메로페넴 용해성 용매이면서 포스페이트 불용성 용매 중에서의 결정화를 통해 이루어지는 방법.
  14. 제13항에 있어서, 메로페넴 용해성 용매이면서 포스페이트 불용성 용매가 메탄올, 에탄올, 이소프로필알콜, 테트라하이드로퓨란, 아세톤, 아세토니트릴 또는 이들의 혼합물인 방법.
  15. 제13항에 있어서, 결정화된 포스페이트를 여과하여 얻어진 결과물을 양이온 레진에 통과시켜 포스페이트를 추가로 제거하는 방법.
  16. 제13항에 있어서, 결정화된 포스페이트를 여과하여 얻어진, 포스페이트를 포함하는 결과물로부터 메로페넴·삼수화물을 1차적으로 결정화하는 방법.
  17. 제16항에 있어서, 메로페넴·삼수화물의 1차 결정화가 아세톤, 이소프로필알콜 및 테트라하이드로퓨란 중에서 선택된 메로페넴 불용성 용매, 및 용해성 용매로서 물을 사용하여 수행되는 방법.
  18. 제16항에 있어서, 메로페넴·삼수화물의 1차 결정을 메로페넴 저용해성 용매 중에 슬러리하여 포스페이트를 추가로 제거하는 방법.
  19. 제18항에 있어서, 메로페넴 저용해성 용매가 물인 방법.















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