KR20190088793A - 칼코부트롤의 제조방법 - Google Patents

Abstract

MRI 조영제로 사용되는 칼코부트롤 제조방법이 개시된다. 하기 화학식 1로 표시되는 가도부트롤과 탈착물화제를 반응시켜 하기 화학식 2로 표시되는 부트롤을 얻는 단계 및 상기 부트롤에 칼슘 이온을 반응시켜 하기 화학식 3으로 표시되는 칼코부트롤을 얻는 단계를 포함하는 칼코부트롤 제조 방법을 포함한다.
[화학식 1]

[화학식 2]

[화학식 3]

Description

칼코부트롤의 제조방법{Manufacturing method of calcobutrol}

본 발명은 칼코부트롤의 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 MRI 조영제에 사용되는 칼코부트롤의 제조방법에 관한 것이다.

가도부트롤(Gadobutrol)은 가돌리늄(Gadolinium)함유 조영제(contrast agent)분야에서 가도비스트(Gadovist) 또는 가다비스트(Gadavist) 라는 상품명으로 전 세계에 시판되고 있다.

이러한 가돌리늄-함유 조영제의 경우 과량의 착물-형성 리간드를 칼슘 착물 형태로 적용하는 것이 유리한 것으로 밝혀져 있다. 여기에서 칼슘 착물의 역할은 제제 후 가도부트롤로부터 자유 가돌리늄의 방출을 방지함으로써 가돌리늄 양이온의 독성에 의한 신원성 전신 섬유증(NSF)에 대한 안전성 문제를 해결 할 수 있다.

칼코부트롤의 합성 방법은 문헌(Inorg. Chem. 1997, 36, 6086~6093)에 상세하게 기술되어 있으나 상기 문헌의 방법으로는 90~95 % 순도를 갖는 물질이 얻어지는데 이는 제제 시 요구되는 순도에 미치지 못한다.

2,2,2-(10-1,3,4-트리하이드록시부탄-2-일)-1,4,7,10-테트라아자시클로도데칸-1,4,7-트리일)트리아세트산(이하“부트롤”)의 추가 정제는 부트롤의 양쪽이온성(zwitterionic)으로 인해 이온 교환 수지로 정제가 용이하지 않고, pH 조절을 통한 결정화도 이루어지지 않아 결정화에 의한 정제 또한 가능하지 않다.

중성 가돌리늄 착물인 가도부트롤은 반응 후 이온교환 컬럼으로 정제 후 결정화를 통해 고순도(> 99.6%)로 얻어질 수 있으나 칼코부트롤의 경우 남아있는 산작용기로 인하여 정제가 쉽지 않다는 문제점을 가지고 있다. 따라서, 부트롤로부터 직접 칼코부트롤을 제조하는 방법은 순도 면에서 적합하지 않다고 알려져있다.

바이엘사의 등록특허 10-1057939에 따르면, 고순도의 칼코부트롤을 제조하기 위하여 이미 수득된 가도부트롤을 출발물질로 선택하여 탈착물화시키고, 자유 가돌리늄을 제거하여 고순도의 부트롤을 제조한 후 칼슘과 착물화시켜 칼코부트롤을 제조하는 방법이 알려져있다. 그러나 상기 방법에서 탈착물화시 사용하는 수산(oxalic acid)의 경우 독성이 있어 사용하는데 제약이 따를 뿐 아니라 부트롤을 양이온 교환 수지에 흡착 후 탈착시키는 과정을 통해 다른 불순물을 제거하여 고순도의 부트롤을 얻고 여기에 칼슘 이온과 반응시켜 칼코부트롤을 얻게 되는데, 이러한 일련의 과정들이 경제적이라 볼 수 없고, 공정 또한 복잡하다는 단점이 있다.

㈜에스티팜사의 등록특허 10-1693400에 따르면, 가도부트롤 중간체인 3-(1,4,7,10-테트라아자사이클로도데칸-1-일)부탄-1,2,4-트리올 4염산염을 출발물질로하여 터트-부틸브로모아세테이트를 도입하고, 탈보호기 과정을 거친 후 레진 정제를 통해 고순도의 부트롤을 얻고 여기에 칼슘이온과 반응시켜 칼코부트롤을 얻는 방법이 알려져 있다. 그러나 상기 방법에서 사용하는 터트-부틸브로모아세테이트의 경우 인체에 유해하며, 가격이 매우 비싸고 탈보호기 공정이 추가되어 경제적이지 못 할 뿐만아니라 공정이 복잡해진다는 단점이 있다.

따라서, 인체에 보다 덜 유해하면서 친환경적이고 레진 정제 및 탈보호기 공정을 배제함으로써 경제적이면서도 간소화된 공정을 통해 고순도의 칼코부트롤 제조 방법 개발이 요구되고 있다.

따라서, 본 발명의 목적은 가도부트롤 중간체인 부트롤을 이용한 공정보다 높은 순도를 갖는 칼코부트롤의 제조방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 기존에 알려진 고순도 가도부트롤을 출발물질로 제조하는 방법보다 공정이 단순하고, 경제적인 칼코부트롤의 제조방법을 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 하기 화학식 1로 표시되는 가도부트롤과 탈착물화제를 반응시켜 하기 화학식 2로 표시되는 부트롤을 얻는 단계 및 상기 부트롤에 칼슘 이온을 반응시켜 하기 화학식 3으로 표시되는 칼코부트롤을 얻는 단계를 포함하는 칼코부트롤 제조 방법을 제공한다.

이상 상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 칼코부트롤 제조방법은 기존에 알려진 고순도 가도부트롤을 출발물질로 제조하는 방법보다 공정이 단순하고, 경제적인 칼코부트롤를 제조할 수 있다.

이하, 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다.

본 발명에 따라 부트롤을 제조하기 위해서는, 먼저, 출발물질로서 하기 화학식 1로 표시되는 2,2,2-(10-1,3,4-트리하이드록시부탄-2-일)-1,4,7,10-테트라아자시클로도데칸-1,4,7-트리일)트리아세트산의 가돌리늄 착물(이하, 가도부트롤)과 탈착물화제를 반응시키면, 하기 화학식 2로 표시되는 2,2,2-(10-1,3,4-트리하이드록시부탄-2-일)-1,4,7,10-테트라아자시클로도데칸-1,4,7-트리일)트리아세트산(이하, 부트롤)을 얻을 수 있다.

상기 탈착물화제는 가도부트롤의 가돌리늄을 탈(脫)착물화하여, 물에 대해 난용성인 가돌리늄 염을 형성하므로 여과 공정을 통해 부트롤을 단리 할 수 있다. 상기 탈착물화제로는 주석산(Tartaric acid), 호박산(Succinic acid), 구연산(Citric acid), 사과산(Fumaric acid) 등을 사용 할 수 있고, 바람직하게는 주석산(Tartaric acid)을 사용하는 것이다. 상기 탈착물화제의 사용량은 가도부트롤 1.0 당량에 대하여, 2.0 내지 6.0 당량, 바람직하게는 3.0 내지 4.0 당량이다. 상기 탈착물화제의 사용량이 너무 적으면, 반응성이 떨어져 반응 시간이 오래 걸릴 뿐만 아니라 열에 의한 유연물질의 생성에 따른 수율 및 품질에 문제가 될 수 있고, 사용량이 너무 많으면, 반응 후 잔류해있는 탈착물화제를 제거하는 비용이 추가로 더 발생하여 비용 상승의 원인이 된다.

상기 반응은 정제수에서 수행될 수 있으며, 반응 온도는 일반적으로 80 내지 90 ℃이다. 상기 반응온도가 너무 낮으면, 시간 지연에 따른 비용 상승에 원인이 되며, 너무 높으면 품질에 문제가 생길 수 있다. 상기 반응 시간은 3 내지 5 시간이며, 상기 반응 시간이 너무 짧으면 미 반응물로 인한 수율이 감소할 수가 있고, 너무 길면, 작업시간 증가에 따른 경제적 이득이 없다.

상기 반응으로부터 생성된 염을 여과 및 분리하고 여액을 다시 여과하면, 남아 있는 탈착물화제 및 부산물을 제거할 수 있다. 상기 정제된 여과액을 농축하면, 가도부트롤에서 가돌리늄이 제거된 부트롤을 얻을 수 있다.

구체적으로 나노필터를 이용하여 여과하며, 상기 나노필터 시스템은 유기막의 나선형 형태(Spiral type)로 200 내지 300 Dalton 이상의 몰 질량을 가지는 물질들을 여과 또는 농축하기 위해 설계된 역삼투압 장치로 염 및 기타 저분자량을 가지는 수용성 유기 또는 무기 물질들을 유기막을 통해 분리 및 정제하여 원하는 물질만 회수 할 수 있다.

상기 화학식 2로 표시되는 부트롤과 칼슘 이온을 반응시키고 결정화하면, 하기 화학식 3으로 표시되는 2,2,2-(10-1,3,4-트리하이드록시부탄-2-일)-1,4,7,10-테트라아자시클로도데칸-1,4,7-트리일)트리아세트산 칼슘 착체(이하, 칼코부트롤)를 얻을 수 있다.

상기 반응은 정제수에서 수행될 수 있으며, 칼슘이온 공급원으로는 칼슘 카보네이트, 칼슘 히드록시드, 칼슘 클로리드 등이 사용될 수 있으며, 바람직하게는 칼슘 카보네이트를 사용하는 것이다. 상기 칼슘 이온 공급원의 사용량은 부트롤 1.0 당량에 대하여, 0.9 내지 1.1 당량, 바람직하게는 1.0 당량이다. 여기서, 상기 칼슘 공급원의 양이 너무 적으면, 착체가 형성이 덜 되어 수율 감소가 발생하고, 너무 많으면, 잔류해 있는 칼슘 카보네이트의 여과가 잘 안되는 문제가 있다.

상기 반응은 일반적으로 85 내지 95 ℃의 온도에서 수행되며, 상기 반응 온도가 너무 낮으면 미반응물에 의한 수율 감소가 있고, 너무 높으면 유연 물질 생성 및 제품의 품질에 문제가 발생할 수 있다. 또한, 상기 부트롤과 칼슘이온의 반응 시간은 2 내지 3시간이며, 상기 반응시간이 너무 짧으면, 미 반응물에 의한 수율 감소 및 결정화시 문제가 생길 수 있고, 너무 길면, 생산품의 품질에 문제가 발생 할 수 있다.

상기 반응물은 활성탄소 패드에서 여과하고 여액을 농축한 후, 정제수에 용해하고, 무수 에탄올로 결정화 및 단리할 수 있다. 상기 결정화 용매로는 무수 에탄올, 메탄올, 이소프로판올, 아세톤 등의 유기용매를 사용할 수 있으며, 바람직하게는 무수 에탄올이다. 구체적으로, 상기 여액을 일반적으로 60 내지 80 ℃에서 정제수-무수 에탄올 조건에서 결정화할 수 있다. 따라서, 상기 결정화한 혼합물을 건조하면, 칼코부트롤을 얻을 수 있다.

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하나, 본 발명이 하기 실시 예에 의하여 한정되는 것은 아니다.

[실시예 1] 화학식 2로 표시되는 부트롤의 제조

2,2,2-(10-1,3,4-트리하이드록시부탄-2-일)-1,4,7,10-테트라아자시클로도데칸-1,4,7-트리일)트리아세트산의 가돌리늄 착물(이하, 가도부트롤) 200.0 g, 주석산 241.02 g 과 정제수 600 ml를 반응기로 투입하고 85 내지 95 ℃로 승온시켜 반응을 진행시킨다. 반응 종료 후 20 내지 30 ℃로 냉각하고 생성된 고형물을 여과하여 제거한 후 여액을 나노 필터를 진행하고 감압농축하여 2,2,2-(10-1,3,4-트리하이드록시부탄-2-일)-1,4,7,10-테트라아자시클로도데칸-1,4,7-트리일)트리아세트산(부트롤) 105.4 g(수율 72.9 %, 순도 98 %(HPLC))을 얻었다.

[실시예 2] 화학식 3으로 표시되는 칼코부트롤의 제조

2,2,2-(10-1,3,4-트리하이드록시부탄-2-일)-1,4,7,10-테트라아자시클로도데칸-1,4,7-트리일)트리아세트산(부트롤) 50.0 g, 칼슘 카보네이트 15.0 g과 정제수 200 ml를 반응기에 투입한 다음 85 내지 95 ℃로 승온시켜 반응을 종결 시키고 20 내지 30 ℃로 냉각한다. 활성탄 패드 여과하여 감압농축한다. 정제수 75 ml을 투입하고 85 내지 95 ℃로 승온, 유지하며 무수 에탄올 888.7 g을 투입하여 결정화 후 이를 1시간 동안 환류하고 0 내지 10 ℃로 냉각하여 생성된 결정을 여과하고 무수 에탄올 177.7 g 으로 세척, 건조하여 2,2,2-(10-1,3,4-트리하이드록시부탄-2-일)-1,4,7,10-테트라아자시클로도데칸-1,4,7-트리일)트리아세트산의 칼슘 착물(이하, 칼코부트롤) 44.4 g (수율 39.4 %, 순도 99.5 % (HPLC))을 얻었다.

Claims (5)

1. 하기 화학식 1로 표시되는 가도부트롤과 탈착물화제를 반응시켜 하기 화학식 2로 표시되는 부트롤을 얻는 단계; 및
   [화학식 1]
   

   

   
   [화학식 2]
   

   

   
   상기 화학식 2로 표시되는 부트롤에 칼슘 이온을 반응시켜 하기 화학식 3으로 표시되는 칼코부트롤을 얻는 단계;
   [화학식 3]
   

   

   
   를 포함하는 칼코부트롤 제조 방법.
   
2. 제1항에 있어서, 상기 탈착물화제는 주석산(Tartaric acid), 호박산(Succinic acid), 구연산(Citric acid), 사과산(Fumaric acid) 및 이들의 혼합물로 이루어지는 것으로부터 선택되는 것이며, 상기 탈착물화제의 함량은, 가도부트롤에 대하여, 3.0 내지 6.0 당량인 것인, 칼코부트롤 제조 방법.
3. 제1항에 있어서, 상기 부트롤은 나노필터를 이용하여 여과하고 정제하는 것인, 칼코부트롤 제조 방법.
4. 제1항에 있어서, 상기 칼슘 이온은 칼슘 카보네이트, 칼슘 히드록시드, 칼슘 클로리드 및 이들의 혼합물로 이루어지는 것으로부터 선택되며, 상기 칼슘 이온의 함량은 부트롤에 대하여 0.9 내지 1.1 당량인 것인, 칼코부트롤 제조방법.
5. 제1항에 있어서, 상기 칼코부트롤은 무수에탄올로 결정화 되는 것인, 칼코부트롤 제조방법.