KR20230084522A

KR20230084522A - 니켈(ii) 에티오포르피린-i의 제조 방법

Info

Publication number: KR20230084522A
Application number: KR1020237014513A
Authority: KR
Inventors: 슌-지 에스.에이치. 리; -지 에스.에이치. 리
Original assignee: 아드게로 바이오파마슈티컬스 홀딩스, 인코포레이티드
Priority date: 2020-10-02
Filing date: 2021-10-04
Publication date: 2023-06-13
Also published as: AU2021355498A1; IL301776A; JP2023541324A; EP4221717A1; WO2022072926A1; US20230167124A1; JP7498861B2; CN116367862A; CA3194488A1

Abstract

니켈(II) 에티오포르피린-I의 개선된 제조 방법. 니켈(II) 에티오포르피린-I의 개선된 제조 방법은 크립토피롤을 브롬화하여 모노브로모-디피로메텐을 제공하는 단계로서 여기서 브롬화는 에틸 아세테이트의 존재 하에 수행되는 단계; (b) 모노브로모-디피로메텐을 고리화하여 에티오포르피린-1을 제공하는 단계; 및 에티오포르피린-1을 니켈(II) 염으로 금속화하여 니켈(II) 에티오포르피린-I을 수득하는 단계를 포함한다.

Description

니켈(II) 에티오포르피린-I의 제조 방법

관련 출원에 대한 상호 참조

본 출원은 2020년 10월 2일에 출원된 미국 출원 번호 63/086,759의 우선권을 주장하며, 그 전체 내용이 여기에 참조로 포함된다.

발명의 분야

본 발명은 광역학 요법(PDT)에서 광감작제 또는 광감작제의 빌딩 블록으로서 유용한 금속화 에티오포르피린-1 화합물의 출발 물질로서 유용한 디피로메텐 및 포르피린 화합물의 제조 방법에 관한 것이다.

피롤, 디피로메탄, 디피로메텐 및 포르피린은 광역학 요법(PDT)의 구성 요소 또는 광감작제로 광범위하게 사용된다. 광역학 요법은 병든 세포를 표적으로 삼아 파괴하기 위해 광선택성(광 활성화) 약물을 사용하는 절차이다. 광선택성 약물은 녹색 식물에서 엽록소의 작용과 유사한 방식으로 빛 에너지를 화학 에너지로 변환한다. 광선택성 약물은 특정 파장의 빛에 의해 스위치가 켜질 때까지 비활성 상태이므로 의사가 특정 세포 그룹을 대상으로 하여 치료 시기와 선택성을 제어할 수 있다. 이 과정의 결과로 주변 정상 조직에 대한 손상을 최소화하면서 병에 걸린 세포가 파괴된다.

광역학 요법은 생물학적 표적(예컨대, 조직 또는 세포)에 의해 선택적으로 흡수 및/또는 유지되는 광선택성 화합물의 바람직한 양을 환자에게 투여하는 것으로 시작된다. 광선택성 화합물이 표적에 흡수된 후, 광선택성 화합물에 의해 흡수되기에 적절한 파장의 빛이 표적 영역으로 전달된다. 이 활성화광은 광선택성 화합물을 더 높은 에너지 상태로 여기시킨다. 여기된 광선택성 화합물의 여분의 에너지는 산소와의 상호작용을 통해 목표 영역에서 생물학적 반응을 생성하는 데 사용될 수 있다. 조사 결과, 광선택성 화합물은 세포독성 활성(즉, 세포를 파괴함)을 나타낸다. 또한, 조사된 부위에 국소화함으로써 특정 표적 부위에 대한 세포 독성을 억제할 수 있다. 광역학 요법에 대한 더 자세한 설명은 미국특허 제5,225,433, 5,198,460, 5,171,749, 4,649,151, 5,399,583, 5,459,159, 및 5,489,590호를 참조할 수 있으며, 이들 문헌의 내용은 그 전체가 본 발명에 참조 통합되었다.

모노-피롤 전구체로부터 포르피린을 합성하는 것은 수십년간 연구되어 왔으며(예를 들어, 문헌 "The Porphyrins", volume I, II, Ed: D. Dolphin, Academic press, 1978 참조), 동일한 β-피롤산 치환기를 갖는 대칭형 포르피린에 이르는 바람직한 경로이다(예를 들어 옥타에틸포르피린(1)(반응식 1)). 이 경우 모노피롤의 산 촉매된 4량체화는 불안정한 포르피리노겐의 형성을 초래하며, 이는 공기에 의해 산화되어 원하는 포르피린을 제공한다.

피롤산 R기가 동일하지 않은 경우, 피롤의 산 촉매된 4량체화는 산 촉매된 피롤 "플립핑(flipping)" 또는 "스크램블링(scrambling)"을 겪는 것으로 나타난 불안정한 포르피리노겐의 초기 형성을 초래한다. 그 결과 최대 4개의 포르피리노겐 이성질체가 형성되고(반응식 2), 이는 공기에 의한 산화시, 상응하는 포르피린 이성질체(유형 I-IV)를 형성한다. 그 결과, 모노-피롤 전구체로부터 에티오포르피린-I과 같은 중심대칭(centrosymmetric) 포르피린에 이르는 적합한 합성 경로를 찾기 위한 탐구에 의해 여러 간행물이 이 주제에 대해 발행되었다.

포르피리노겐 이성질체화는 치환체가 알킬 또는 아릴기와 같은 전자 공여기인 경우 빠르게 진행된다. N. Ono 및 K. Maruyama(Chem. Letters, 1237-1240, 1989)는 실리카 겔을 산 촉매로 사용하는 불균일 반응에서 고리화 동안의 이성질체화를 최소화할 수 있다고 보고하였다. 반응은 2-(히드록시메틸)피롤(피롤, 반응식 2, R₁, R₂ = H)로부터 30% 수율로 에티오포르피린-I을 제공하고 구조적 이성질체 순도 약 95%가 달성되었다. 이성질체의 비율은 메사 위치의 양성자 또는 메틸 양성자의 NMR 신호에 의해 결정되었다. NMR에 의한 메사 피크의 분석은 본질적으로 어렵고 샘플의 이성질체 순도를 과대평가 한다.(Smith K, Nguyen, LT, Tet. Lett., 37(40), 7177-7180, 1996). H. Kinoshita 등(Bull. Chem. Soc. Japan, 65, 2660-2667, 1992)은 4량체화가 거의 중성 또는 염기성 조건 하에서도 수행될 수 있고 상응하는 유형 I 포르피린이 양성자 NMR에 의해 구조적 이성질체 순도의 60-89%를 초래함을 보여주었는데, 이는, 상용화 용도로는 부족하다. Callot 및 동료들(Bull. Soc. Chim. Fr, 130, 625-629, 1993)은 궁극적으로 낮은 수율로 허용할 수 없는 수준의 에티오포르피린 이성질체를 제공하는 다양한 반응 조건을 사용하였다.

역사적으로, 순수한 I형 포르피린 이성질체는 브롬화 디피로메텐으로부터 소규모로 제조되었다. 이들 중간체를 사용하여 에티오포르피린-I을 합성하는 경로는 반응식 3에 나타나 있다.

비교적 소규모(< 100g)에서 수행되는 가장 일반적인 절차에서 tert-부틸 4-에틸-3,5-디메틸-2-피롤카르복실레이트(3)는 아세트산에서 과량의 브롬과 반응하여 2/8 비율의 브롬화 디피로메탄(5) 및(6) 혼합물을 생성한다(Paine, JB, Hiom, J., Dolphin, D, J. Org. Chem., 53, 2796-2802, 1988). 디피로메텐 혼합물은 일반적으로 포름산에서 환류하여 에티오포르피린 I을 20-35% 수율로 제공한다. 대안적으로 크립토피롤(4)은 디피로메텐(5) 및 (6)을 2:3 비율로 생산하는 것으로 보고되었지만 저자는 10g 이상의 반응은 바람직하지 않다고 경고하였다(Rislove, DJ, O'brien, AT, Sugihara, JM, Journal of Chemical Engineering Data, 13(4), 588-590f). 모노브로모-디피로메텐(5)은 클로로포름으로 용해시켜 반응 혼합물로부터 보라색 분말로 분리될 수 있다. 디브롬화 디피로메텐(6)은 어렵게 결정화되도록 유도되는 유성 잔사이다. 두 가지 브롬화 디피로메텐 모두 에티오포르피린-I 합성에 사용되었다. 각 경우에 형성된 에티오포르피린-I은 일반적으로 실리카 크로마토그래피를 통해 분리된다.

대규모 제조를 위해 많은 양의 에티오포르피린 I을 생성하려는 이전 시도에서 위에서 설명한 많은 화학이 대규모(> 1kg)로 반복되었으며 보고된 프로세스 중 어느 것도 대규모 상업적 제조 관점에서 실현 가능한 것으로 밝혀지지 않았다. 여기에는 몇 가지 이유가 있다. 첫째, 아세트산에서 tert-부틸 4-에틸-3,5-디메틸-2-피롤카르복실레이트(3)의 브롬화는 < 100g의 규모에서만 가능하다. 반응 규모가 이보다 크면 다양한 반응 조건에서 브롬화 디피로메텐의 수율이 현저하게 감소한다. 또한 100g 이상의 규모에서는 모노 및 디브롬화 생성물이 거의 모든 필터 디자인을 막히게 하는 유성 반응 혼합물을 형성함으로 해서, 고형물을 여과하거나 분리하는 것은 사실상 불가능하다. 점성이 있고 산도가 높으며, 연기가 나는(HBr), 용액은 작업하거나 조작하기 어렵고 실제 작업장 위험을 나타낸다.

쉽게 여과가능한 고체로서 디피로메텐의 신뢰할 수 있는 수율을 얻으려면 브롬화 반응을 100g 미만의 규모로 수행해야 하였다. 따라서 > 100g 규모로 에티오포르피린-I을 달성하기 위해서는 충분한 디피로메텐을 공급하기 위해 여러 번의 100g 브롬화 반응이 요구되었다. 이러한 회분식 절차는 비효율적이고 비용이 많이 든다.

디피로메텐의 분리와 관련된 문제 외에, 에티오포르피린 I 합성의 또 다른 어려움은 에티오포르피린-I을 분리하기 위한 작업 및 정제 절차이다. 디피로메텐의 커플링 반응(반응식 3,(5) 및(6) 참조)은 환류하는 포름산에서 수행된다. 일반적으로 이것은 집중적인 크로마토그래피 후 약 20-35%의 에티오포르피린-I을 생성하는 타르같은 검은색 반응 혼합물을 제공한다. 소규모(1-40g의 디피로메텐)에서, 타르 반응 혼합물을 클로로포름에 용해한 후 중화하고 다량의 실리카에서 크로마토그래피하여 원하는 포르피린을 얻는다. 불행하게도, 클로로포름에서의 에티오포르피린-I의 용해도는 매우 낮기 때문에(<10 mg/ ml), 타르 부산물로부터 에티오포르피린-I을 분리하려면 많은 양의 용매와 많은 양의 실리카겔이 필요하다. 이 과정에서 에티오포르피린-I이 용액에서 실리카 겔로 침전되는 것은 드문 일이 아니어서, 컬럼 크로마토그래피(소규모(10g)로도)가 어려워진다. 분명히, 그러한 프로세스는 대규모로 경제적으로 실행 가능하지 않다.

니켈 에티오포르피린-I의 형성을 위해 니켈을 이용하여 에티오포르피린을 금속화하는 것은 지난 수년 간 문헌을 통해 알려져 왔다. 일반적으로 에티오포르피린-I은 디메틸포름아미드 또는 아세트산에 용해된 다음 니켈 아세테이트 또는 니켈 클로라이드와 함께 환류되어 필요한 포르피린을 제공한다. 불행하게도 두 용매 중에서의 에티오포르피린 I의 용해도는 낮으므로(심지어 환류시에도), 유리 염기 에티오포르피린 I이 남지 않도록 포르피린을 효과적으로 금속화하기 위해서는 일반적으로 대량의 DMF 또는 아세트산이 필요하다. 전형적인 소규모 반응에서 에티오포르피린-I(1g)은 포르피린의 완전한 금속화를 달성하기 위해 약 500 ml의 DMF가 필요하였다. 이것을 더 큰 규모(1kg)로 변환하면, 포르피린을 효과적으로 금속화하기 위해서는 매우 많은 양의 용매(500L)가 필요하다는 것을 즉시 알 수 있다. 이 로딩 비율은 대규모 제조 관점에서 받아들여질 수 없다.

니켈(II) 에티오포르피린-I 및 관련 유도체를 제조하기 위한 개선된 방법이 요구된다. 본 발명은 이러한 필요성을 충족시키고 추가의 관련 이점을 제공하고자 한다.

발명의 개요

이 개요는 하기 상세한 설명에서 추가로 설명되는 단순화된 형태로 개념의 선택을 소개하기 위해 제공된 것이다. 이 개요는 청구된 주제의 주요 특징을 식별하기 위한 것이 아니며 청구된 주제의 범위를 결정하는 데 도움을 주기 위한 것도 아니다.

본 발명은 니켈(II) 에티오포르피린-I의 개선된 제조 방법을 제공한다.

일 구현예에서, 본 발명은:

(a) 크립토피롤을 브롬화하여 모노브로모-디피로메텐을 제공하는 단계로서, 여기서 브롬화는 에틸 아세테이트의 존재 하에 수행되는 단계;

(b) 모노브로모-디피로메텐을 고리화하여 에티오포르피린-I을 제공하는 단계; 및

(c) 에티오포르피린-I을 니켈(II) 염으로 금속화하여 니켈(II) 에티오포르피린-I를 제공하는 단계

를 포함하는, 니켈(II) 에티오포르피린-I의 제조 방법을 제공한다.

또 다른 구현예에서, 본 발명은:

(a) 크립토피롤을 브롬화하여 모노브로모-디피로메텐을 제공하는 단계;

(b) 모노브로모-디피로메텐을 고리화하여 에티오포르피린-I을 제공하는 단계로서, 여기서 에티오포르피린-I은 디메틸포름아미드/아세톤 용매를 사용하여 용액으로부터 침전되는 것인 단계; 및

를 포함하는 니켈(II) 에티오포르피린-I의 제조 방법을 제공한다.

추가 구현예에서, 본 발명은:

(c) 에티오포르피린-I을 니켈(II) 염으로 금속화하여 니켈(II) 에티오포르피린-I을 제공하는 단계로서, 여기서 금속화는 N-메틸피롤리돈에서 수행되는 단계

또 다른 구현예에서, 본 발명은:

(b) 모노브로모-디피로메텐을 고리화하여 에티오포르피린-I을 제공하는 단계로서, 여기서 에티오포르피린-I은 디메틸포름아미드/아세톤 용매를 사용하여 용액으로부터 침전되는 단계; 및

다른 측면에서, 본 발명은 상기 방법에 의해 제조된 니켈(II) 에티오포르피린-I을 제공한다.

상세한 설명

일 구현예에서, 본 발명은:

또 다른 구현예에서, 본 발명은:

추가 구현예에서, 본 발명은:

또 다른 구현예에서, 본 발명은:

전술한 방법들의 특정 구현예에서, 이들 방법은 트리플루오로아세트산/디클로로메탄 및 트리에틸아민을 사용하는 산 침전 공정에 의해 에티오포르피린-I을 정제하는 것을 추가로 포함한다.

상기 방법의 특정 구현예에서, 방법은 연속 교반 탱크 반응기에서 수행된다.

본 발명의 방법은 니켈(II) 에티오포르피린-I을 수 kg의 양으로 생산할 수 있다.

니켈(II) 에티오포르피린-I의 제조에서의 개선이 세 가지 영역에서 평가되었다: (1) 디피로메텐의 형성 및 분리; (2) 에티오포르피린-I의 형성 및 분리; 및 (3) 니켈(II) 에티오포르피린-I의 형성 및 분리.

디피로메텐(5)의 형성 및 분리

디브로모디피로메텐(6)의 유성(oily) 특성이 문헌을 통해 인식되어 왔으며, 이는 제조/분리 관점에서 명백히 문제가 된다. 소결되거나 다공성인 필터와 원심분리기는 생성물이 결정질일 때 잘 작동한다. 아세트산에서 크립토피롤과 브롬의 반응으로부터 생성된 브롬화 디피로메텐은 진한 유성 농도를 갖는다. 반응 혼합물은 흡습성이 매우 높으며 브롬화 디피로메텐이 아세트산에 더 오래 노출될수록 반응 생성물이 더 기름지게 되는 것으로 보이다. 이로 인해 이들을 분리하기가 더 어려워진다. 미정제(crude) 브롬화 반응 혼합물을 아세트산에서 분리하여 사용하려는 시도는 결실을 맺지 못하였다. 2kg 이상의 규모에서, 유성 브롬화 디피로메텐의 여과는 유난히 문제가 있고, 달성된다 해도, 아마도 디피로메텐의 낮은 수율로 인해, 후속 단계에서 에티오포르피린 I은 허용불가능한 수율로 형성되는 것으로 밝혀졌다. 반응물의 첨가 방식, 첨가 시간 및 온도에 관계없이 반응은 브롬화된 디피로메텐의 분리와 관련하여 문제가 있는 것으로 판명되었다.

디피로메텐의 분리 문제는 오일성 디브로모-디피로메텐(6)의 형성에 있음이 분명해졌다. Smith(Smith, K., Tet. Lett.,(25), 2325-2328, 1971)는 모노-브롬화 디피로메텐(5)이 최대 60%의 수율로 효율적으로 에티오포르피린-I을 형성한다고 보고하였다. 개발의 초점은 순수한 형태에서 쉽게 분리할 수 있는 비-흡습성 결정 보라색 고체인 디피로메텐(5)의 분리에 중점을 두도록 변경되었다. 개발 과정에서 디피로메텐(5)은 에틸 아세테이트에 사실상 불용성인 반면 디브롬화 디피로메텐(6)은 자유롭게 용해되는 것으로 확인되었다. 이는 반응 혼합물로부터 원하는 디피로메텐(5)을 분리하는 경로를 제공하였다.(5)와(6)의 혼합물을 포함하는 반응물을 에틸아세테이트에 슬러리화 하고 쉽게 여과하여 순수한(5)를 얻었다. 모액은 일반적으로 폐기되는 디브롬화 디피로메텐(6) 및 타르 부산물을 함유하였다. 본 발명자들은 아마도 크립토피롤의 브롬화 반응이 에틸아세테이트에서 수행가능할지 모른다는데 착안하였다. 여러 저자가 크립토피롤 또는 tert-부틸 4-에틸- 3,5-디메틸-2-피롤카르복실레이트(3)의 브롬화 반응을 에테르, 클로로포름 또는 1,2-디클로로에탄과 같은 용매에서 수행한 바 있다. 이 경우 반응의 주요 생성물은 일반적으로 디브롬화 디피로메텐(6)이다. 놀랍게도, 에틸 아세테이트에서 크립토피롤의 브롬화는 원하는 모노-브로모디피로메텐이 반응 혼합물로부터 사실상 순간적으로 침전되면서 매우 순조롭게 진행된다. 고체는 쉽게 여과되어 에틸 아세테이트로 세척된다.

반응이 수 kg 수준으로 확장될 수 있는지 여부를 확인하기 위해 반응을 수행하였다. 1, 2, 4 또는 8kg의 크립토피롤 출발 물질에서 수행된 회분식 반응에 의해 모노브로모디피로메텐을 성공적으로 생성하였으며, 이는 상업적으로 이용 가능한 여과 장비를 사용하여 쉽게 분리되었다.

에틸 아세테이트 용액으로부터 브로모디피로메텐(5)의 즉각적인 침전은 연속 흐름 반응기를 사용하여 크립토피롤과 브롬을 에틸 아세테이트에서 반응시킬 가능성을 조사하게 하였다. 그러한 공정은 수십 kg의 모노브로모디피로메텐(5)을 하루도 안되어 생산할 수 있을 것으로 여겨졌으며, 이것은 사실로 판명되었다. 사실, 공정의 한계는 브롬화 디피로메텐을 수집할 수 있을 만큼 충분히 큰 필터를 만드는 것이었다. 반응기의 수율은 90%에 근접한다. 필터 설계를 통해 공기의 흐름으로 연속적으로 디피로메텐을 건조할 수 있다.

에티오포르피린-I의 분리

에티오포르피린-I은 모노브로모디피로메텐(5)을 포름산에서 환류시킴으로써 20-35% 수율로 형성된다. 반응은 에티오포르피린 I의 분리를 극도로 어렵게 만드는 검은색의 타르 점성 반응 부산물을 다량(65-80%) 생성한다. 포름산 제거, 이어서 뜨거운 클로로포름에 용해, 중탄산나트륨 용액으로 유기층 중화, 유기층 증발 및 메틸렌 클로라이드/메탄올로부터 포르피린의 침전을 포함하는, 포르피린의 분리를 위한 문헌 방법(Porphyrins and Metalloporphyrins, K. Smith Ed, p766, 1972)은 과학이라기보다는 기술에 가까운 것으로 밝혀졌으며 대규모로 실현할 수 없었다.

에티오포르피린-I 디히드로브로마이드가 N,N-디메틸 포름아미드(DMF)/아세톤 으로부터 쉽게 침전되어 용액에 대부분의 불순물을 남길 수 있음이 밝혀졌다. 이 미정제 에티오포르피린-I 디히드로브로마이드는 트리플루오로아세트산(TFA)/메틸렌 클로라이드 및 트리에틸 아민(TEA)에 의해 추가로 정제될 수 있다. DMF에 니켈 삽입 후 필수 순도 95%의 니켈 에티오포르피린-I(8) 190g을 제공한다.

본 발명은 디피로메텐(5), 에티오포르피린-I(7) 및 니켈 에티오포르피린-I(8)을 고품질로 제조하는 효율적인 방법을 제공한다. 이하의 실시예에서는 니켈 에티오포르피린-I(8)의 합성 절차 또는 SnEt2 합성을 위한 출발 물질로서의 용도를 개시한다.

Rislove와 동료들의 연구 결과에 따르면 아세트산에서 크립토피롤(4)의 브롬화는 피롤(3)을 사용하는 것보다 약간 더 나은 것으로 밝혀졌으며 100g 이상의 규모로 수행할 수 있다. 실제로 브롬화 디피로메탄의 재현 가능한 수율은 최대 1-2kg의 크립토피롤 규모에서 달성되었다. 이 규모에서 생성된 디피로메텐은 천천히 여과될 수 있다. 4, 8 및 10kg 스케일에서 크립토피롤을 브롬화하려는 시도는 생성된 디피로메텐(5) 및(6)의 오일 특성으로 인해 심각한 필터 막힘 문제를 초래 하고 디피로메텐의 낮은 수율을 초래하였다. 이것은 포르피린, 에티오포르피린 I의 훨씬 더 낮은 수율로 이어졌다.

포름산에서 형성된 에티오포르피린-I 디히드로브로마이드는 불순물로서 다양한 유기 용매에서 용해도가 다르다. 출원인은 다양한 용매를 시도했고 아세톤, 메탄올, DMF 및 에틸 알코올이 불순물을 용해하고 에티오포르피린-I 디히드로브로마이드를 잘 침전시킨다는 것을 발견하였다. 그 중 아세톤은 에티오포르피린-I 디히드로브로마이드에 대한 용해도가 가장 낮다. 아세톤 침전으로부터 미정제 에티오포르피린-I 디히드로브로마이드를 TFA /메틸렌 클로라이드에 용해시켜 추가로 정제하고, 임의의 고체 불순물을 여과한 다음, TEA로 중화할 수 있다. 그런 다음 니켈(II) 클로라이드 6수화물을 사용하여 DMF에서 니켈 삽입을 수행한다. 본 발명은 쉽게 입수가능한 출발 물질로부터 니켈 에티오포르피린-I(8)을 제조하기 위한 편리한 수단을 제공한다.

하기 실시예는 예시의 목적으로 제공되며 본 발명을 제한하지 않는다.

실시예 1

4-아세틸-2-에톡시카르보닐-3,5-디메틸피롤(20)의 합성

4-아세틸-2-에톡시카르보닐-3,5-디메틸피롤(20)의 합성을 하기 반응식 6에 개략적으로 예시하였다.

4구 헤드, 오버헤드 기계식 교반기, 추가 깔때기, 열전대 및 냉각/가열 순환기가 장착된 22L 재킷형 둥근 바닥 플라스크에 에틸 아세토아세테이트(18)(1960 ml, 15.4 mole) 및 빙초산(7L)을 첨가하였다. 온수(1.8L)에 녹인 아질산나트륨(1230 g, 15.0 mole) 용액을 교반된 용액에 적가하여 온도를 12℃ 미만으로 유지하였다. 모든 아질산나트륨 용액을 첨가한 후, 혼합물을 추가로 2시간 동안 교반한 다음 밤새 교반하면서 실온으로 데웠다.

약 0-10℃로 냉각된 상기 반응 혼합물에 2,4-펜탄디온(19)(1780 ml, 17.3 mole)을 한번에 모두 첨가하였다. 이 용액에 아연 분진(1900 g, 29.1 mole)을 여러 부분으로 나누어 첨가하여 온도가 60℃ 미만으로 유지되도록 하였다. 첨가가 완료된 후, 혼합물을 90℃에서 2시간 동안 가열하였고, 그 후 모든 과량의 Zn이 용해되었다. 이어서 뜨거운 용액을 교반하면서 30L의 얼음물에 천천히 부었다. 침전된 미정제 4-아세틸-2-에톡시카르보닐-3,5-디메틸피롤(20)을 여과에 의해 수집하고 물로 철저히 세척한 다음 진공 건조하여 2210 g의 4-아세틸-2-에톡시카르보닐-3,5-디메틸피롤(20)을 얻었다.

실시예 2

2-에톡시카르보닐-4-에틸-3,5-디메틸피롤(21)의 합성

2-에톡시카르보닐-4-에틸-3,5-디메틸피롤(21)의 합성을 하기 반응식 7에 개략적으로 예시하였다.

오버헤드 기계식 교반기, 추가 깔때기, 응축기, 열전대, 냉각/가열 순환기 및 아르곤이 장착된 22 L 쟈켓형 둥근 바닥 플라스크에, 4-아세틸-2-에톡시카르보닐-3,5-디메틸피롤(20)(2200 g, 10.5 mole) 및 테트라히드로푸란(9L)을 넣었다. 교반된 용액에 수소화붕소나트륨(725 g, 19.2 mole)을 첨가하였다. 혼합물을 실온에서 1시간 동안 교반한 후 5℃로 냉각시켰다. 보론 트리플루오라이드 에테레이트(2150 ml, 17.5 mole)를 적가하여 온도를 10℃로 유지하였다. 첨가가 완료된 후, 혼합물을 추가로 2-3 시간 동안 교반한 후 반응 용액에서의 출발 물질의 부재를 TLC로 확인하였다. 그런 다음 온도를 27℃ 미만으로 유지하면서 기체 발생이 멈출 때까지 과량의 빙초산을 조심스럽게 첨가하였다. 이어서 혼합물을 용기(30L)로 옮기고 물(2L)을 교반하면서 첨가하였다. 유기층을 여과하여 붕산을 제거하고 메틸렌 클로라이드(3 x 1 L)로 세척하였다. 한데 합친 THF /에테르/CH₂Cl₂용액을 증발 건조시키고, 물(2L)을 첨가한 다음 미정제 2-에톡시카르보닐-4-에틸-3,5-디메틸피롤(21) 침전물을 여과에 의해 수집하였다. 고체를 물로 완전히 세척하고 크립토피롤(22)의 합성에 직접 사용하였다.

실시예 3

크립토피롤의 합성(22)

크립토피롤(22)의 합성을 하기 반응식 8에 개략적으로 예시하였다.

오버헤드 기계적 교반기 및 응축기가 장착된 22L 둥근 바닥 플라스크에 아르곤 하에 2-에톡시카르보닐-4-에틸-3,5-디메틸 피롤(21)(위에서(1950g, 95% 수율 기준) 수율) 및 에탄올(5 L)을 넣었다. 용액을 교반하고, 고체가 용해될 때까지 승온시킨 다음 물(650 ml) 중 수산화나트륨(800g, 20 mole) 용액을 첨가하였다. 혼합물을 1시간 동안 온화한 환류하에 가열한다. 물(5L)을 첨가 하고 에탄올을 증류시켰다. 잔사를 실온으로 냉각시킨 후 빙초산(1145 ml, 20 mole)으로 조심스럽게 산성화시켰다(갈색 고체가 침전됨). 용액을 온화한 환류 하에 5시간 동안 가열하고 실온으로 냉각시켰다. 상부 크립토피롤(22)을 물에서 분리하고 물로 세척하였다. 한데 모은 수층을 메틸렌 클로라이드(3 x 600 ml)로 추출하였다. 메틸렌 클로라이드 추출물을 크립토피롤(22)과 합하고 황산나트륨으로 건조하고 용매를 제거하였다. 미정제 크립토피롤(22)을 암갈색 오일로서 수득하고, 이를 아르곤 하에서 92.5-94℃/18 mm)에서 진공 증류하였다. 담갈색(또는 무색) 액체가 88% 수율로 수득되었다.

실시예 4

니켈(II) 에티오포르피린-I(1)의 합성

니켈(II) 에티오포르피린-I(1)의 합성을 하기 반응식 9에 개략적으로 예시하였다.

12L 4목 둥근 바닥 플라스크에 기계식 교반기, 가스 배출관 및 2개의 적하 깔때기를 장착하였다. AcOH(1L)를 플라스크에 첨가하였다. 브롬(900 ml) 및 AcOH(1 엘)를 예비 혼합하고 적하 깔때기 중 하나에 옮겼다. 크립토피롤(22)(1kg)을 옮겼다. 두 번째 적하 깔때기에 옮겼다. 온도를 < 40℃로 유지하면서 크립토피롤(22)과 브롬 용액을 동일한 속도로 가능한 한 신속하게 첨가하였다. 크립토피롤(22) 및 최초 1 리터의 브롬 용액을 첨가한 후 나머지 브롬 용액을 가능한 한 빨리 첨가하였다. 첨가 후 추가 2L의 AcOH를 첨가하고 용액을 실온에서 1시간 동안 교반한 후 두꺼운 미세 침전물이 형성되었다. 그런 다음 용액을 가능한 한 빨리 여과하였다. 여과된 디피로메텐 혼합물(23)을 밤새 헥산으로 층화하고(layered) 다음날 재여과하였다. 공기 건조된 디피로메텐 혼합물(23)을 기계적 교반기 및 가스 제거 튜브가 장착된 12L 반응 용기로 옮기고 포름산(7-8L, 99%)을 첨가하였다. 걸쭉한 반응 용액을 환류 온도까지 천천히 가온하여 HBr 가스의 현저한 방출을 발생시켰다. UV/가시 스펙트럼이 디피로메텐 혼합물(23)의 부재를 나타낼 때까지 반응물을 6시간 동안 환류시켰다. 용액을 밤새 냉각시키고 포름산을 < 50℃에서 회전 증발에 의해 약 1L의 고체/액체 부피로 제거하였다. DMF(700 ml)를 첨가하고 톨루엔(500 ml)을 첨가하였다. 회전 증발에 의해 톨루엔을 제거하였다(포름산을 제거하기 위해 톨루엔을 사용함). 톨루엔(500 ml)을 첨가하고 회전 증발에 의해 다시 제거하였다. 톨루엔(500 ml)을 다시 첨가하고 회전 증발에 의해 제거하였다. 아세톤(1500 ml)을 첨가 하고 용액을 소용돌이치면서 실온으로 냉각시켰다. 고체 포르피린 디히드로브로마이드를 여과에 의해 수집하고 여과액이 본질적으로 무색이 될 때까지 아세톤으로 세척하였다. 생성물을 공기 건조시켜 260g의 에티오포르피린-I 디히드로브로마이드를 얻었다.

에티오포르피린-I 디히드로브로마이드(260-285g)를 디클로로메탄(2L) 및 TFA(120 ml)에 교반하면서 용해시켰다. 용액을 여과한 다음 트리에틸아민(600 ml)을 사용하여 교반하면서 중화시켰다. 걸쭉한 포르피린 침전물을 여과에 의해 수집하고 메탄올(1L)로 잘 세척하였다. 이 고체를 진공 하에 건조시켰다. 수율 165-190g의 에티오포르피린-I(2)이 수득되었다. 모액을 약 500 ml로 농축하고 재여과하고 메탄올로 세척하여 추가 10g의 에티오포르피린-I(2)를 얻었다.

에티오포르피린-I(2)(300g)을 디메틸포름아미드(DMF)(17L)에 현탁시키고 NiCl₂ ·6H₂O(214.3g)를 첨가하였다. 용액을 밤새 환류시키자, TLC는 출발 물질의 부재를 나타내었다. DMF(8L)를 반응 용기에서 증류하고 용액을 천천히 실온으로 냉각시켰다. 니켈 포르피린 결정 덩어리를 여과에 의해 수집하고 메탄올(1L), 뜨거운 물(1L)로 세척하고 다시 메탄올(1L)로 세척하였다. 고체를 수집하고 진공 건조하여 300g의 니켈 에티오포르피린 I(1)을 얻었다.

실시예 5

니켈(II) 에티오포르피린-1 제조 과정

일 측면에서, 본 발명은 크립토피롤로부터 제조되는, 유리 염기 에티오포르피린-1의 금속화에 의한 니켈(II) 에티오포르피린-1의 제조를 위한 3단계 방법을 제공한다. 이 방법을 아래에 개략적으로 나타내었다.

니켈(II) 에티오포르피린-1의 제조를 위한 대표적인 3단계 절차를 설명한다.

[주의: 이 공정에 사용되는 유리 제품에는 실리콘 그리스를 사용하면 아니된다.]

단계 1: 크립토피롤로부터 모노브로모-디피로메텐

첫 번째 단계에서 크립토피롤(KP)을 브롬(Br₂)과 반응시켜 모노브로모-디피로메텐을 제공한다.

반응은 연속 반응기에서 수행되어 필요한 디피로메텐을 연속적으로 생성한다. 크립토피롤과 브롬은 에틸 아세테이트의 표면 위에서 반응하고 생성된 혼합물은 원하는 모노브로모-디피로메텐을 즉시 침전시킨다. 디피로메텐은 반응 용기에서 진공 필터(TSM 필터)로 진공 제거되고 여기서 펌핑 건조된다.

다음은 예시적인 절차이다.

디히드로브로마이드 중간 염(모노브로모-디피로메텐)

1. 5L 연속 교반 탱크 반응기(CSTR)를 사용하여 상단을 통해 시약을 펌핑하고 오버플로우 튜브를 통해 제품 용액을 제거할 수 있다. 반응기에는 냉각 재킷, 교반 패들, 시약 주입구 튜브, 불활성 기체 주입구 라인 및 진공 어댑터 포트가 장착되어 있다. 과량의 HBr을 제거하기 위해 불활성 가스 퍼지와 함께 진공 상태에서 반응이 진행된다.

2. CSTR의 오버플로우(출구) 튜브는 압력 필터의 입구에 연결된다. 압력 필터의 출구는 진공 시스템에 연결된다.

3. CSTR에 에틸 아세테이트를 넣고 저어준다. CSTR 내용물을 -10℃ 내지 0℃로 냉각시킨다.

4. 진공 시스템을 시작하고 시스템 내로의 불활성 가스의 유량을 조정하여 압력을 조정한다.

5. 시약 펌핑을 시작한다; 브롬, 크립토피롤 및 에틸 아세테이트를 CSTR에 넣는다. 반응 혼합물의 온도를 40℃ 미만으로 유지한다.

6. 원하는 뱃치 크기에 도달할 때까지 시약 추가를 계속한다. 최대 뱃치 크기는 사용되는 필터 용량에 따라 제한된다.

7. 교반기 속도를 줄이고 오버플로우 튜브를 내려 CSTR을 비운다.

8. 오버플로우 튜브가 CSTR의 바닦까지 낮춰졌을 때, 부가적인 에틸 아세테이트를 CSTR에 넣고 잔류하는 중간체 염을 압력 필터 내로 플러쉬한다.

9. 시스템으로부터 압력 필터를 분리하고 필터를 통해 불활성 기체를 흘려보냄으로써 내용물을 건조시킨다.

단계 2: 모노브로모-디피로메텐으로부터 에티오포르피린-I

모노브로모-디피로메텐의 에티오포르피린 I로의 고리화는 환류하는 포름산에서 수행된다. 아세톤을 사용하여 생성물 에티오포르피린-I을 반응 혼합물로부터 선택적으로 침전시킨다. 모노-브로모 에티오포르피린-I과 같은 불순물은 후술하는 산 침전 기술을 사용하여 미정제 에티오포르피린-I 생성물로부터 제거된다. 수율은 일반적으로 30%이다.

다음은 예시적인 절차이다.

에티오포르피린-1 디히드로브로마이드

1. 포름산(4-5kg HCOOH / kg KP)을 필터 내 재료에 첨가한다. 혼합물을 격렬히 교반하고 불활성 기체 압력 및/또는 진공을 이용하여 슬러리를 반응기로 옮긴다.

2. 슬러리를 90 ± 5℃로 가열한다. 혼합물을 ≥ 85℃에서 4 ± 0.5 동안 유지한다.

3. 포름산의 절반이 제거될 때까지 진공 하에 혼합물을 증류한다.

4. 진공을 이용하여, 톨루엔(3-3.5 kg 톨루엔/kg KP)을 반응기에 첨가한다. 포름산과 톨루엔은 26인치 Hg에서 약 38℃에서 비등하는 공비 혼합물을 형성한다.

5. 혼합물의 진공 증류를 계속한다. 증류액이 수집되면 동량의 톨루엔을 반응기에 추가한다. 증류액은 두 개의 층으로 나뉜다. 포름산의 부피를 측정해야 한다. 포름산의 75-85%가 수집되면 증류를 중단하고 혼합물을 주변 온도로 식힌다.

6. 아세톤(1-3 kg 아세톤/kg KP)을 첨가하고 30분간 교반한다. 혼합물을 여과하고 고체 필터 케이크를 아세톤(1-3 kg 아세톤/k KP)으로 세척한다.

7. 고체를 진공 상태에서 일정한 무게로 건조시킨다.

유리염기 에티오포르피린-1

1. 반응기에 메탄올(0.86 kg MeOH/kg HBr 염)과 에티오포르피린-1 디히드로브로마이드를 충전한다.

2. 트리에틸아민(1.16 kg TEA/kg HBr 염)을 첨가한다. 에티오포르피린-1 디히드로브로마이드의 중화와 관련된 발열이 있고, 온도를 50℃ 미만으로 유지한다.

3. 혼합물을 실온으로 식힌다. 혼합물을 여과하고 고체 필터 케이크를 정제수(1.46 kg H₂O /kg HBr 염), 이어서 1/1 v/v 메탄올/물(1.30 kg 용액/kg HBr 염), 및 그 다음으로 메탄올(0.58 kg MeOH/kg HBr 염)로 세척한다.

4. 진공 상태에서 재료를 일정한 무게로 건조시킨다.

에티오포르피린-1의 정제

1. 반응기에 트리플루오로아세트산 산(2.25 kg TFA / kg 에티오포르피린-1), 포름산(10.40 kg HCOOH/kg 에티오포르피린-1) 및 메탄올(3.91 kg MeOH/kg 에티오포르피린-1)을 충전한다. 산 혼합물에서 메탄올의 용해와 관련된 발열이 일어난다.

2. 용액이 주변 온도로 식은 후 에티오포르피린-1 유리염기를 첨가한다.

3. 혼합물(11.74 kg MeOH/kg 에티오포르피린-1)에 메탄올을 빠르게 첨가한다. 분취량을 여과하고 여과액을 샘플링하여 정제를 모니터링한다. 여액의 불순물 수준을 HPLC에 의해 결정한다.

4. 액상의 불순물 수준이 0.2% 미만으로 떨어지면 고용량 프리 필터와 이어서 소수성 0.2μm 필터를 통해 혼합물을 여과한다. 여과 장치를 메탄올로 헹군다.

5. 혼합물을 원래 부피의 약 1/3로 증류한다. 이 시점에서 반응 혼합물의 온도는 65-75℃여야 한다.

6. 혼합물을 주변 온도로 냉각시키고 트리에틸아민을 첨가하여 잔류 산을 중화하고 pH를 조정한다(2-3kg TEA/ kg 에티오포르피린-1). 혼합물을 다시 주변 온도로 식힌다.

7. 혼합물을 여과하고 고체 여과 케이크를 1/1 v/v 메탄올/ 물(5 kg 용액/kg 에티오프로피린-1) 및 이어서 메탄올(0.75 kg MeOH/kg 에티오포르피린-1)로 세척한다.

8. 제품을 진공 상태에서 일정 무게로 건조시킨다.

단계 3: 에티오포르피린-I로부터 니켈(II) 에티오포르피린-I

에티오포르피린 I을 니켈(II) 염을 이용하여 금속화함으로써 니켈(II) 에티오포르피린-I을 제공한다. 선택된 용매는 디메틸포름아미드(DMF) 보다 3배(3X) 더 향상된 로딩을 갖는 N-메틸피롤리돈이다.

다음은 예시적인 절차이다.

니켈(II) 에티오포르피린-1

1. N-메틸-2-피롤리디논(테이블 I), 에티오포르피린-1(테이블 I), 및 니켈(II) 아세테이트·4 H₂O) (0.634 kg NiOAc·4 H₂O )를 반응기에 충전하였다.

2. 표 I에 명시된 온도로 혼합물을 가열하고 적어도 1시간 동안 온도를 유지한다.

3. 1시간이 경과한 후(그리고 그 후 매시간) 혼합물을 샘플링한다. 샘플을 주변 온도로 식히고 여과한다. 최소한의 물과 메탄올로 고체를 세척한다. HPLC로 고체를 분석한다. 샘플이 사양(98%, SM 0.5%)을 충족하면 전체 혼합물을 실온으로 식힌다.

4. 혼합물을 여과하고 고체 필터 케이크를 정제수(2.4 kg H₂O/kg 에티오포르피린-1) 및 메탄올(1.9 kg MeOH/kg 에티오포르피린-1)로 세척한다.

5. 일정한 중량이 될 때까지 진공 상태에서 생성물을 건조시킨다.

데이터 로드.

온도(℃)	로딩(mole/kg 용매)
150	0.11
160	0.12
170	0.15
180	0.16
190	0.17

예시적인 구현예가 도시되고 설명되었지만, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양한 변경이 이루어질 수 있음을 이해할 것이다.

독점 재산 또는 특권이 청구되는 본 발명의 구현예는 다음과 같이 정의된다:

Claims

(a) 크립토피롤을 브롬화하여 모노브로모-디피로메텐을 제공하는 단계로서, 여기서 브롬화는 에틸 아세테이트의 존재 하에 수행되는 단계;
(b) 모노브로모-디피로메텐을 고리화하여 에티오포르피린-I을 제공하는 단계; 및
(c) 에티오포르피린-I을 니켈(II) 염으로 금속화하여 니켈(II) 에티오포르피린-I를 제공하는 단계
를 포함하는, 니켈(II) 에티오포르피린-I의 제조 방법.
(a) 크립토피롤을 브롬화하여 모노브로모-디피로메텐을 제공하는 단계;
(b) 모노브로모-디피로메텐을 고리화하여 에티오포르피린-I을 제공하는 단계로서, 여기서 에티오포르피린-I은 디메틸포름아미드/아세톤 용매를 사용하여 용액으로부터 침전되는 것인 단계; 및
(c) 에티오포르피린-I을 니켈(II) 염으로 금속화하여 니켈(II) 에티오포르피린-I를 제공하는 단계
를 포함하는, 니켈(II) 에티오포르피린-I의 제조 방법.
(a) 크립토피롤을 브롬화하여 모노브로모-디피로메텐을 제공하는 단계;
(b) 모노브로모-디피로메텐을 고리화하여 에티오포르피린-I을 제공하는 단계; 및
(c) 에티오포르피린-I을 니켈(II) 염으로 금속화하여 니켈(II) 에티오포르피린-I을 제공하는 단계로서, 여기서 금속화는 N-메틸피롤리돈에서 수행되는 단계
를 포함하는 니켈(II) 에티오포르피린-I의 제조 방법.
(a) 크립토피롤을 브롬화하여 모노브로모-디피로메텐을 제공하는 단계로서, 여기서 브롬화는 에틸 아세테이트의 존재 하에 수행되는 단계;
(b) 모노브로모-디피로메텐을 고리화하여 에티오포르피린-I을 제공하는 단계로서, 여기서 에티오포르피린-I은 디메틸포름아미드/아세톤 용매를 사용하여 용액으로부터 침전되는 단계; 및
(c) 에티오포르피린-I을 니켈(II) 염으로 금속화하여 니켈(II) 에티오포르피린-I을 제공하는 단계로서, 여기서 금속화는 N-메틸피롤리돈에서 수행되는 단계
를 포함하는 니켈(II) 에티오포르피린-I의 제조 방법.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 트리플루오로아세트산/디클로로메탄 및 트리에틸아민을 사용하는 산 침전 공정에 의해 에티오포르피린-I을 정제하는 단계를 추가로 포함하는 방법.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 연속 교반 탱크 반응기에서 수행되는 방법.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 니켈(II) 에티오포르피린-I은 수 킬로그램의 양으로 생산되는 방법.
제1항 내지 제7항 중 어느 한 항의 방법으로 제조된 니켈(II) 에티오포르피린-I.