KR20160116463A - L-α-글리세릴 포스포릴 콜린의 III형 결정 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 L-α-글리세릴 포스포릴 콜린의 III형 결정에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 통상적인 액상의 L-α-글리세릴 포스포릴 콜린을 농축하고 알코올 용액에 용해 한 후, 상기 III형 결정을 종자 결정(Seed crystal)으로 투입하고 숙성 및 여과하여 수득되는 반수화물 형태의 L-α-글리세릴 포스포릴 콜린 III형 결정에 관한 것이다.
상기 L-α-글리세릴 포스포릴 콜린 III형 결정은 시차주사 열량(DSC) 분석에서 143℃의 개시온도(onset) 및 145℃의 흡열피크를 가지고, 분말 X선 회절(XRD) 분석에서 2θ 회절각이 9.4±0.2°, 9.7±0.2°, 10.1±0.2°, 11.9±0.2°, 13.2±0.2°, 14.1±0.2°, 14.6±0.2°, 15.6±0.2°, 17.9±0.2°, 18.8±0.2°, 20.5±0.2°, 21.7±0.2°, 22.3±0.2°, 23.0±0.2°, 24.7±0.2°, 25.2±0.2°, 25.5±0.2°의 회절 패턴을 가지며, 반수화물인 것을 특징으로 한다.

Description

L-α-글리세릴 포스포릴 콜린의 III형 결정 및 그 제조방법{Crystalline form III of L-α-glyceryl phosphoryl choline and its preparation method}

본 발명은 L-α-글리세릴 포스포릴 콜린의 III형 결정 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 통상적인 액상의 L-α-글리세릴 포스포릴 콜린을 농축하고 알코올 용액에 용해 한 후, 상기 III형 결정을 종자 결정(Seed crystal)으로 투입하고 숙성 및 여과하여 수득되는 반수화물 형태의 L-α-글리세릴 포스포릴 콜린 III형 결정 및 그 제조방법에 관한 것이다.

다음 화학식 1로 표시되는 L-α-글리세릴 포스포릴 콜린(L-α-glyceryl phosphoryl choline, 이하, 'GPC'라고도 함)은 뇌기능 개선 및 치매 치료제로 사용되는 공지의 물질이다.

종래에 알려진 L-α-글리세릴 포스포릴 콜린의 제조방법은 크게 순수 합성방법과, 콩의 부산물인 레시틴에서 추출하는 방법으로 구분할 수 있다. 예컨대, 유럽특허 제486,100호, 이탈리아 특허 제1,243,724호, 이탈리아 특허 제1,247,496호 등에 소개된 방법은 순수 합성방법이고, 미국특허 제5,250,719호, 영국특허 제2,058,792호, 유럽특허 제217,765호 등에 소개된 방법은 레시틴에서 추출하는 방법이다. 이러한 방법으로 제조되는 종래의 GPC는 모두 상당량의 수분을 포함하고 있는 액체 상태로 수득된다.

한편, 상기 액상 L-α-글리세릴 포스포릴 콜린을 결정화하는 방법도 알려져 있다. 먼저, 미국특허 5,523,450(1996)와 J. Am. Chem. Soc. 70, 1394-1399(1948)에는 순수 합성방법으로 제조된 함수 GPC를 알코올 용액 중에서 고체화 할 수 있다고 기재되어 있으나, 에탄올 용매화물이거나, 구체적인 결정화 조건이나 결정 구조에 대한 언급은 없다.

한국특허 제10-262,281호(등록일자 2000년 04월 29일)에는, 염기성 이온교환수지를 함유하는 반응기 내에서 알콜리시스에 의한 탈아실화 반응을 실시하여 GPC를 제조하고, 비극성 흡착수지를 이용하여 지방친화성 불순물을 제거한 다음, 상기 GPC를 메탄올에 용해하고 여기에 다시 약 20배량의 n-부탄올을 첨가하여 진공 농축한 후, 냉각 및 여과하여 무수물 형태의 결정을 회수하는 방법이 소개되어 있다. 그러나, 이러한 방법에서는 흡습성(吸濕性)이 큰 미세 결정이 형성되는 것으로 보고되어 있을 뿐, 구체적인 결정 구조에 대한 언급은 없다.

한국특허 제10-966,627호(등록일자 2010년 06월 21일)에는 C1-C6 알코올, C1-C6케톤 및 이들의 혼합물로 이루어진 결정화 용매를 이용하여 다음 화학식 2로 표시되는 GPC 염산염을 결정화 하는 방법이 소개되어 있으나 GPC를 결정화하는 방법이나 결정 구조에 대한 언급은 없다.

한편, 본 출원인은 한국특허 제10-1,287,422호(등록일자 2013년 07월 12일) 및 제10-1,287,423호(등록일자 2013년 07월 12일)에서 GPC의 새로운 결정 형태인 I형 결정(무수물) 및 II형 결정(일수화물)을 등록 받은 바 있고, 상기 GPC I형 결정 및 II형 결정은 산업적으로 유용하게 생산, 사용되고 있다.

이와 같이 종래에도 GPC를 결정화하려는 노력이 있었고, 그 가능성도 제시되어 있었지만, 지금까지 상기 I형 결정 및 II형 결정 이외에는 구체적인 결정화 조건이나 결정 구조에 대하여 언급된 바 없다.

참고로 종래의 액상 GPC 원료를 활성성분으로 사용하는 GPC 연질 캅셀제는 시간이 지남에 따라 상기 활성성분이 젤라틴 피막을 녹일 가능성이 있고, 복잡한 제조설비가 필요하며, 미생물 변질방지 보존제를 사용해야 할 뿐 아니라, 환자가 복용하기에 불편하다는 단점이 있다.

한국특허 제10-262,281호(등록일자 2000년 04월 29일) 한국특허 제10-966,627호(등록일자 2010년 06월 21일) 한국특허 제10-1,287,422호(등록일자 2013년 07월 12일 한국특허 제10-1,287,423호(등록일자 2013년 07월 12일)

이에 본 발명자들은 상기 GPC I형 결정 및 II형 결정을 개발한 경험을 바탕으로 GPC 결정에 대한 연구를 계속 진행하던 중 상기 I형 결정 및 II형 결정과 상이한 새로운 형태의 GPC III형 결정이 존재한다는 사실을 확인하고, 종자 결정(Seed crystal)의 사용 및 결정화 조건을 최적화 함으로써 본 발명을 완성하게 되었다.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 L-α-글리세릴 포스포릴 콜린의 신규한 III형 결정을 제공하는 것이다.

본 발명에 따른 L-α-글리세릴 포스포릴 콜린의 III형 결정은 반수화물로서 시차주사 열량(DSC) 분석에서 143℃의 개시온도(onset) 및 145℃의 흡열피크를 가지며, 분말 X선 회절(XRD) 분석에서 2θ 회절각이 9.4±0.2°, 9.7±0.2°, 10.1±0.2°, 11.9±0.2°, 13.2±0.2°, 14.1±0.2°, 14.6±0.2°, 15.6±0.2°, 17.9±0.2°, 18.8±0.2°, 20.5±0.2°, 21.7±0.2°, 22.3±0.2°, 23.0±0.2°, 24.7±0.2°, 25.2±0.2°, 25.5±0.2°의 회절 패턴을 가지는 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명에 따른 L-α-글리세릴 포스포릴 콜린의 III형 결정의 제조방법은, A) 통상적인 액상 L-α-글리세릴 포스포릴 콜린을 45~65℃의 온도에서 농축하여 수분 함량을 3~5%로 감소시키는 단계와; B) 상기 A)공정에서 얻어진 농축 L-α-글리세릴 포스포릴 콜린을 1~5배량의 알코올 용액에 투입하여 용해하고, 5~20℃의 온도로 냉각하는 단계와; C) 상기 B)공정에서 얻어진 L-α-글리세릴 포스포릴 콜린의 알코올 용액에다 종자 결정(Seed crystal)으로서 L-α-글리세릴 포스포릴 콜린 III형 결정 0.1~0.5 mol%를 투입하고, 30~60 rpm의 속도로 교반하면서 2~5시간 동안 숙성한 후, 석출된 결정을 여과하는 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 L-α-글리세릴 포스포릴 콜린 III형 결정은 종래의 액상 L-α-글리세릴 포스포릴 콜린 원료에 비해 순도가 높고, 제제학적으로 제형 변경이나 용량 변경이 용이하여 환자의 복약 순응도가 높은 다양한 제제를 생산할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 GPC III형 결정에 대한 X선 회절 스펙트럼,
도 2는 종래의 GPC II 결정에 대한 X선 회절 스펙트럼,
도 3은 본 발명의 GPC III 형 결정에 대한 시차주사 열량 스펙트럼이다.

본 발명에 따른 L-α-글리세릴 포스포릴 콜린의 III형 결정의 제조방법은 다음 3단계로 이루어진다.

A) 액상 L-α- 글리세릴 포스포릴 콜린의 농축 단계

먼저 통상적인 액상 L-α-글리세릴 포스포릴 콜린을 45~65℃의 온도에서 농축하여 수분 함량을 3~5%로 감소시킨다. 이때 상기 농축온도가 45℃ 미만이거나 수분 함량이 5%를 초과하면 원하지 않는 II형 결정이 먼저 생성될 우려가 있고, 반대로 농축온도가 65℃를 초과하면 유연물질이 발생하여 정제과정에서 어려움이 발생한다. 또한 수분 함량이 3% 미만이면 원하지 않는 I형 결정이 먼저 생성될 우려가 있고 결정 크기가 상대적으로 작은 미분이 생길 가능성이 있다.

참고로 통상적인 액상 L-α-글리세릴 포스포릴 콜린 원료는 수분 함량, 즉 함수율이 15~18% 정도인데, 이러한 액상 L-α-글리세릴 포스포릴 콜린 원료를 농축하지 않고 그대로 사용할 수 있으나, 이 경우 결정화 수율이 저조하기 때문에 본 발명에서는 상기 액상 L-α-글리세릴 포스포릴 콜린 원료의 수분 함량을 3~5%로 농축하는 것이 바람직하다.

함수율이 15~18%인 액상 L-α-글리세릴 포스포릴 콜린을 출발물질로 사용할 경우, 45~65℃의 온도에 15~20시간 동안 농축하면, 수분 함량이 3~5%로 감소된다.

B) 농축 L-α- 글리세릴 포스포릴 콜린의 용해 단계

다음으로 상기 A) 단계에서 농축된 L-α-글리세릴 포스포릴 콜린을 45~65℃의 온도에서 알코올 용액에 투입하여 용해하고, 멤브레인 필터로 여과하여 이물질을 제거한 다음, 5~20℃의 온도로 냉각한다.

이때, 결정화 용매로 사용되는 상기 알코올 용액으로는 에탄올과 이소프로필 알코올을 사용 할 수 있으며, 그 사용량은 농축 L-α-글리세릴 포스포릴 콜린의 1~5배량, 바람직하기로는 2~5배량이다. 상기 알코올 용액의 사용량이 상기 범위를 벗어나면, 결정화 효율성이 저하되어 수율 및 순도가 저하되는 결과가 나타난다.

또한, 상기 알코올 용액의 냉각 온도가 5℃ 미만이면 결정 형성이 급격히 빨라지면서 결정 입자의 크기가 충분히 성장하지 못하는 문제가 있고, 반대로 20℃를 초과하면 농축 후 남은 수분과 알코올에 GPC가 잔류하여 결정 수율이 저하하는 원인이 된다.

C) 결정화 단계

마지막으로 상기 B) 단계에서 얻어진 L-α-글리세릴 포스포릴 콜린의 알코올 용액에다 종자 결정(Seed crystal)으로서 L-α-글리세릴 포스포릴 콜린의 III형 결정 0.1~0.5 mol%를 투입하고, 30~60 rpm의 속도로 교반하면서 2~5시간 동안 숙성한 후 석출된 결정을 여과하면 반수화물 형태의 L-α-글리세릴 포스포릴 콜린 III형 결정이 얻어진다.

본 발명자들의 실험 결과에 따르면, 상기 종자 결정(Seed crystal)을 투입하지 않고서도 III형 결정을 얻을 수는 있으나, 이 경우에는 숙성 시간이 24시간 이상 소요되고, 결정 크기가 충분히 성장하지 못하는 문제가 발생한다. 또한 상기 숙성 과정에서 교반을 하지 않으면 II형 결정이 함께 석출될 수 있으므로 주의해야 한다.

이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예를 기재한다. 그러나, 하기 실시예로 인해서 본 발명의 권리범위가 제한되는 것은 아니다.

[실시예]

수분 함량이 18%인 액상 L-α-글리세릴 포스포릴 콜린(1.5kg)을 50℃의 온도에 17시간 동안 진공 농축 하여 수분 함량을 약 3.5% 정도로 감소 시켰다. 여기에 에탄올 3 리터를 투입하고, 50℃의 온도를 그대로 유지하면서 교반하여 충분히 용해한 다음, 1.0㎛ 멤브레인 필터로 여과하여 이물질을 제거하였다.

다음으로 L-α-글리세릴 포스포릴 콜린 용액을 10℃로 냉각하고, 여기에 종자 결정으로서 L-α-글리세릴 포스포릴 콜린 III형 결정 2.0g 을 투입한 후 50rpm의 속도로 교반하면서 2시간 동안 숙성 하였다. 이렇게 하여 석출된 결정을 여과하고 진공 건조하여 수분 함량이 3.4%인 L-α-글리세릴 포스포릴 콜린 III형 결정 1.11kg(수율 : 87%)을 얻었다.

[비교예]

수분 함량이 18%인 액상 L-α-글리세릴 포스포릴 콜린(1.5kg)을 50℃의 온도로 승온 한 후 농축하지 않고 여기에 에탄올 3 리터를 투입하고, 50℃의 온도를 그대로 유지하면서 교반하여 충분히 용해한 다음, 1.0㎛ 멤브레인 필터로 여과하여 이물질을 제거한다.

다음으로 L-α-글리세릴 포스포릴 콜린 용액을 5-10℃로 냉각하고, 여기에 종자 결정으로서 L-α-글리세릴 포스포릴 콜린 II형 결정 2.0g 을 투입한 후 4시간 동안 교반(50rpm) 숙성 한다. 석출된 결정을 여과하고 진공 건조하여 수분 함량이 6.5%인 L-α-글리세릴 포스포릴 콜린 II형 결정 0.97kg(수율 : 79%)을 얻었다.

참고로 상기 비교예는 본 발명의 배경기술로 소개한 한국특허 제10-1,287,423호(등록일자 2013년 07월 12일)에 기재된 방법을 중심으로 실시한 것이다.

[결정분석 및 물성시험]

가. 분말 X선 회절 ( XRD ) 분석

상기 실시예에서 얻어진 GPC III형 결정에 대하여 분말 X선 회절(XRD) 분석을 실시한 결과, 도 1에서 보는 바와 같이, 2θ 회절각이 9.4±0.2°, 9.7±0.2°, 10.1±0.2°, 11.9±0.2°, 13.2±0.2°, 14.1±0.2°, 14.6±0.2°, 15.6±0.2°, 17.9±0.2°, 18.8±0.2°, 20.5±0.2°, 21.7±0.2°, 22.3±0.2°, 23.0±0.2°, 24.7±0.2°, 25.2±0.2°, 25.5±0.2°에서 각각 피크를 보였다.

또한, 상기 비교예에 따라 제조된 II형 결정 대해서 분말 X선 회절(XRD) 분석을 실시한 결과, 도 2에서 보는 바와 같이, 2θ 회절각이 9.8±0.2°, 10.3±0.2°, 12.0±0.2°, 12.2±0.2°, 13.4±0.2°, 14.3±0.2°, 14.8±0.2°, 15.8±0.2°, 19.6±0.2°에서 각각 피크를 보였다. 상기 분말 X선 회절(XRD) 스펙트럼의 측정조건은 다음과 같다.

1) 장치 : RIGAKU사의 D/MAX-2500/PC / X선원: Cu

2) 관 전압: 40 kV / 관 전류: 100 mA

3) 발산 슬릿: 1°/ 산란 슬릿: 1°/ 수광 슬릿: 0.15 mm

4) 주사 범위: 5 내지 40° 2θ / 샘플링 간격: 0.02°

5) 스캔 속도: 0.02°/초

나. 시차주사 열량( DSC ) 분석

상기 실시예에서 얻어진 GPC III형 결정에 대하여 시차주사 열량(DSC) 분석을 실시한 결과, 도 3에서 보는 바와 같이, 143℃의 개시온도(onset) 및 145℃의 흡열피크를 보였다. 상기 시차주사 열량계 스펙트럼의 측정조건은 다음과 같다.

1) 장치 : Mettler DSC 1102-R081, X

2) 측정 범위: 50 내지 200 °C / 승온 간격: 1°C/min

3) N2 속도: 50ml/min

Claims (2)

1. 시차주사 열량(DSC) 분석에서 143℃의 개시온도(onset) 및 145℃의 흡열피크를 가지며, 분말 X선 회절(XRD) 분석에서 2θ 회절각이 9.4±0.2°, 9.7±0.2°, 10.1±0.2°, 11.9±0.2°, 13.2±0.2°, 14.1±0.2°, 14.6±0.2°, 15.6±0.2°, 17.9±0.2°, 18.8±0.2°, 20.5±0.2°, 21.7±0.2°, 22.3±0.2°, 23.0±0.2°, 24.7±0.2°, 25.2±0.2°, 25.5±0.2°의 회절 패턴을 나타내고, 반수화물인 것을 특징으로 하는 글리세릴 포스포릴 콜린의 III형 결정
   
2. A) 통상적인 액상 L-α-글리세릴 포스포릴 콜린을 45~65℃의 온도에서 농축하여 수분 함량을 3~5%로 감소시키는 단계와;
   B) 상기 A)공정에서 얻어진 농축 L-α-글리세릴 포스포릴 콜린을 40~60℃의 온도에서 1~5배량의 알코올 용액에 투입하여 용해하는 단계와;
   C) 상기 B)공정에서 얻어진 L-α-글리세릴 포스포릴 콜린의 알코올 용액을 5~20℃의 온도로 냉각하고, 여기에 III형 종자 결정(Seed crystal)으로서 L-α-글리세릴 포스포릴 콜린 III형 결정 0.1~0.5 mol%를 투입한 후, 숙성 및 여과하는 단계;
   를 포함하는 것을 특징으로 하는 L-α-글리세릴 포스포릴 콜린 III형 결정 및 결정의 제조방법.

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