KR100966627B1

KR100966627B1 - Ｌ-α-글리세로포스포릴 콜린의 제조방법

Info

Publication number: KR100966627B1
Application number: KR1020060053441A
Authority: KR
Inventors: 송윤석; 송은섭; 강두성; 송인웅; 강필구; 오성수; 문성철; 이병구
Original assignee: 주식회사 대웅제약; 대웅바이오 주식회사
Priority date: 2006-06-14
Filing date: 2006-06-14
Publication date: 2010-06-29
Anticipated expiration: 2026-06-14
Also published as: KR20070119176A; WO2007145476A1

Abstract

본 발명은 포스포릴콜린클로라이드를 R-(+)-글리시돌과 반응시키는 것을 포함하는 L-α-글리세로포스포릴 콜린의 제조방법에 관한 것으로서, 화학식 1의 화합물을 짧은 반응 단계 및 높은 수율로 제조할 수 있는 효과가 있다.

L-α-글리세로포스포릴 콜린, 포스포릴콜린클로라이드, R-(+)-글리시돌

Description

Ｌ-α-글리세로포스포릴 콜린의 제조방법{A process for preparation of Lαglycerophosphoryl choline}

본 발명은 화학식 1의 L-α-글리세로포스포릴콜린을 제조하는 방법에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 포스포릴콜린클로라이드와 R-(+)-글리시돌을 이용하여 상기 화학식 1의 화합물을 제조하는 방법에 관한 것이다.

[화학식 1]

화학식 1의 L-α-글리세로포스포릴콜린은 신경전달기능을 정상화 시켜주고, 손상된 신경세포의 기능을 정상화시켜 주며, 뇌에 직접 작용하기 때문에 효과가 우수하고 부작용이 없어 치매 치료제로 널리 사용되고 있다.

EP 0 217 765 B1는 반응식 1에 기재된 방법에 따라 레시틴으로부터 L-α-글리세로포스포릴콜린을 제조하는 방법에 대해 개시하고 있다.

[반응식 1]

상기 식에서,

GPC는 L-α-글리세로포스포릴콜린을 의미하며,

GPE는 L-α-글리세로포스포릴콜린에탄올아민을 의미하며,

X는 염소 혹은 브롬을 나타내고,

n과 m은 GPC와 GPE의 당량수이며, n+m은 1이다.

반응식 1의 방법은 콩, 계란 등에서 추출한 레시틴을 출발물질로 사용하여 GPC와 GPE를 분리함으로써 L-α-글리세로포스포릴콜린을 제조한다. 그러나, 상기 방법은 GPC와 GPE를 분리하기 위해 이온교환 수지 설비를 필요로 하고, 이 과정에 사용되는 과량의 물과 수지 재생에 사용되는 산성 및 염기성 물질은 다량의 폐액을 발생시킨다. 또한, 출발물질의 가격이 높고, 수율이 매우 낮다.

EP 0 486 100 A1는 반응식 2에 기재된 방법에 따라 이소프로필리덴-글리세롤으로부터 L-α-글리세로포스포릴콜린을 제조하는 방법에 대해 개시하고 있다.

[반응식 2]

그러나, 반응식 2의 방법은 트리메틸아민 가스를 사용해야 하므로 공업적 스케일로 적용할 경우, 원료 보관 및 적용에 어려움이 있다.

본 발명의 목적은 저가의 출발물질로부터 높은 수율로 화학식 1의 L-α-글리세로포스포릴 콜린을 합성하고, 공업적 스케일로 용이하게 적용될 수 있는 새로운 제조방법을 제공하는 것이다.

본 발명은 화학식 3의 화합물을 화학식 4의 화합물과 반응시켜 화학식 5의 화합물을 제조하는 방법에 관한 것이다.

[화학식 3]

[화학식 4]

[화학식 5]

이하, 본 발명을 반응식과 함께 자세히 설명하도록 한다.

L-α- 글리세로포스포릴 콜린 클로라이드(5)의 제조

하기 반응식 3에서와 같이 화학식 3의 화합물을 화학식 4의 화합물과 반응시켜 화학식 5의 화합물을 형성시킨다. 바람직하게는, 형성된 화학식 5의 화합물을 결정화시키는 것이 좋다.

[반응식 3]

본 단계에 사용되는 화학식 4의 화합물의 양은 화학식 3의 화합물을 기준으로 1 내지 4 당량, 바람직하게는 1 내지 3.5 당량, 보다 바람직하게는 1.2 내지 2.5 당량이다. 화학식 4의 화합물의 양이 화학식 3의 화합물을 기준으로 4 당량을 초과하면 부생성물이 증가 하고, 1 당량 미만이면 반응이 완결되지 않는다. 본 단계에 사용되는 반응 용매는 반응에 악영향을 미치지 않는 한 특별히 제한되지는 않으나, 알코올, 에테르 또는 케톤, 바람직하게는 C₁-C₆-알코올, C₁-C₆-에테르 또는 C₁-C₆-케톤, 보다 바람직하게는 메탄올, 에탄올 또는 테트라하이드로퓨란, 가장 바람직하게는 메탄올 또는 에탄올을 포함하고, 하나 이상의 용매가 혼합되어 함께 사용될 수 있다. 반응 pH는 5 내지 10, 바람직하게는 6 내지 10, 보다 바람직하게는 6 내지 9 이다. 반응 pH가 10을 초과하면 반응이 완결되지 않고, 5 미만이면 반응이 완결되지 않는다. 반응물의 pH를 유지하기 위해 사용되는 염기는 트라이에틸아민, 피리딘, 이소프로필아민 또는 디이소프로필아민 포함하지만, 이로 제한되는 것은 아니다. 반응 온도는 상기 반응 용매가 환류되는 온도라면 제한이 없으나, 40℃ 내지 120℃, 바람직하게는 45℃ 내지 100℃, 보다 바람직하게는 50℃ 내지 90℃이다. 반응 온도가 120℃를 초과하면 불순물이 증가하고, 40℃ 미만이면 반응속도가 매우 늦어지게 된다.

반응 종결 후, 형성된 화학식 5의 화합물을 기준으로 과량의 결정화 용매를 반응 혼합물에 첨가함으로써 화학식 5의 화합물을 결정화시킬 수 있다. 첨가되는 결정화 용매의 양은 반응 용매, 결정화 용매 및 결정화 온도 등을 포함하는 여러 조건을 고려하여 화학식 5의 화합물을 결정화시킬 수 있는 범위에서 자유롭게 선택될 수 있으나, 바람직하게는 18 당량이 사용된다. 반응 혼합물에 첨가되는 결정화 용매는 알코올 또는 케톤, 바람직하게는 C₁-C₆-알코올 또는 C₁-C₆-케톤, 보다 바람직하게는 이소프로필알콜, 아세톤을 포함하지만 이로 제한되는 것은 아니고, 하나 이상의 결정화 용매가 혼합되어 함께 사용될 수 있다. 결정화는 0 내지 25℃, 바람직하게는 0℃ 내지 10℃의 온도 범위에서 수행될 수 있다. 결정화 온도가 25℃를 초과하면 결정 형성이 잘 안되고, 0℃ 미만이면 결정이 생성되지 않고 죽처럼 뭉치는 현상이 발생한다.

바람직하게는, 본 단계는 결정화를 보다 효율적으로 수행하기 위해, 화학식 5의 화합물로부터 불순물을 제거하는 단계를 결정화 단계 이전에 추가로 포함할 수 있다. 반응 불순물 제거는 형성된 반응물로부터 반응 용매를 예컨대 감압농축법에 의해 제거하고, 형성된 농축물을 물에 용해시킨 뒤, 유기용매를 사용하여 수층을 세척함으로써 수행될 수 있다. 반응 불순물 제거에 사용되는 유기용매는 디클로로메탄과 같은 할로겐화 C₁-C₄-알칸; 에틸아세테이트와 같은 C₁-C₄-알콕시카보닐C₁-C₄-알칸; sec-부탄올, 사이클로헥산올 또는 사이클로펜탄올과 같은 C₃-C₈-알코올, 보다 바람직하게는 디클로로메탄 또는, sec-부탄올을 포함하지만, 이로 제한되는 것은 아니고 하나 이상의 유기용매가 혼합되어 함께 사용될 수 있다. 결정화 단계 이전에 불순물 제거 단계를 포함하는 경우에는, 불순물 제거 단계 후 화학식 5의 화합물이 용해되어 있는 수층으로부터 물을 제거하여 농축시키고, 형성된 농축물을 가 열시켜 유기용매에 용해시킨다. 상기 유기용매는 알코올, 에테르 또는 케톤, 바람직하게는 C₁-C₆-알코올, C₁-C₆-에테르 또는 C₁-C₆-케톤, 보다 바람직하게는 메탄올, 에탄올 또는 테트라하이드로퓨란, 가장 바람직하게는 메탄올 또는 에탄올을 포함하지만 이로 제한되는 것은 아니고, 하나 이상의 유기용매가 혼합되어 함께 사용될 수 있다.

L-α- 글리세로포스포릴 콜린(1)의 제조

하기 반응식 4에서와 같이, 화학식 5의 화합물로부터 염소 이온을 제거하여 화학식 1의 화합물을 형성시킨다. 염소 이온의 제거는 화학식 5의 화합물을 물에 용해시킨 뒤, 이온교환수지에 통과시킴으로써 수행될 수 있다.

[반응식 4]

본 단계에 사용되는 이온교환수지는 염소 이온을 화학식 5의 화합물로부터 제거할 수 있는 양이온 작용기를 가지고 있는 한 특별히 제한되지는 않으나, 1급, 2급 또는 3급의 아미노기를 가지는 약한 염기형 이온교환수지; 4급 암모늄 염기를 가지는 강한 염기형 이온교환수지; 아미노기 또는 암모늄기와 함께 술폰산기 또는 카르복실기를 함께 가지는 양쪽성 이온교환수지를 포함한다. 본 단계에 사용되는 바람직한 이온교환수지의 예는 IONAC NM-60 (Sybron Chemicals Inc.), Lewatit SM-94(Sybron Chemicals Inc.), IONAC NM-73(Sybron Chemicals Inc.), Dowex MB-46(Dow Chemical), Dowex MR-3(Dow Chemical), Amberite IRN-150(Rohm & Haas), Amberite MB-20(Rohm & Haas), MB-400(Purolite), NRW-37(Purolite) 또는 IONAC NM60 SG(Bayer), 보다 바람직하게는 Lewatit SM-94(Sybron Chemicals Inc.) 또는 IONAC NM-60 SG(Bayer)이지만, 이로 제한되는 것은 아니다.

포스포릴콜린클로라이드(3)의 제조

화학식 5의 화합물을 제조하는데 사용되는 화학식 3의 화합물은 산 조건하에 화학식 2의 화합물로부터 칼슘이온을 제거시킴으로써 형성시킬 수 있다. 이를 하기 반응식 5에 나타냈다.

[반응식 5]

본 반응에 사용되는 화학식 2의 화합물은 무수 형태 또는 수화물 형태이고, 바람직하게는 칼슘 2-(트리메틸암모니오)에틸포스페이트 클로라이드로 테트라하이드레이트이다. 화학식 2의 화합물은 중국 chem.-sourcing사를 포함한 다양한 시판원으로부터 입수할 수 있다. 화학식 2의 화합물로부터 칼슘이온을 제거하는데 사 용되는 산은 무기산 또는 유기산, 바람직하게는 황산, 붕산, 인산, 질산, 염산, 옥살산, 아세트산, EDTA(에틸렌디아민테트라아세트산) 또는 구연산이고, 보다 바람직하게는 황산, EDTA 또는 옥살산이지만, 이로 제한되는 것은 아니다. 본 단계에 사용되는 산의 양은 사용되는 산의 종류에 따라 달라지지만, 반응물의 pH를 2이하, 바람직하게는 1.2이하, 보다 바람직하게는 1이하로 만들 수 있는 양이 사용된다. 반응물의 pH가 2를 초과하면 반응이 완결되지 않는다. 본 반응이 수행되는 온도는 -10℃ 내지 60℃, 바람직하게는 0℃ 내지 50℃, 보다 바람직하게는 0℃ 내지 40℃이다. 반응 온도가 60℃를 초과하면 칼슘염이 잔류하여 다음 반응을 방해 하고, -10℃ 미만이면 반응속도가 매우 느려진다. 본 단계에 사용되는 용매는 반응에 악영향을 미치지 않고, 화학식 2의 화합물을 용해시킬 수 있다면 특별히 제한되지는 않으나, 물, 알코올 또는 케톤, 바람직하게는 물, C₁-C₆-알코올 또는 C₁-C₆-케톤, 보다 바람직하게는 물, 에탄올, 메탄올 또는 아세톤을 포함하고, 하나 이상의 용매가 혼합되어 함께 사용될 수 있다.

이하, 본 발명을 하기 실시예에 의해 보다 구체적으로 설명하지만, 이는 본 발명의 이해를 돕기 위한 것일 뿐, 어떠한 의미로든 본 발명의 범위를 제한하고자 하는 것은 아니다.

[실시예]

사용기기 및 조건

HPLC: JASCO HPLC 2000

컬럼: capcellpak C18 MG 5㎛ 4.6mmI.D. x 230mm컬럼

이동상: 물 (0.5mL/분)

검출기: RI-detector

실시예 1: 포스포릴콜린클로라이드(3)의 제조

350 mL의 물에 100 g의 칼슘 2-(트리메틸암모니오)에틸포스페이트 클로라이드 테트라하이드레이트(중국, Chem.-Sorucing사; 1 당량, 303.2 mmol)를 용해시킨 후 50℃로 가열한 뒤 60g의 옥살산(1.5 당량, 475.9 mmol)을 첨가하고 2시간 교반하였다. EDTA (에틸렌디아민테트라아세트산)을 사용하여 칼슘의 중량%가 0.1%이하일 때 반응을 완결하였다. 그 후, 여과하여 여과액을 모은 후 감압 농축하였다. 수득물을 100 mL의 에탄올에 용해시킨 후 감압 농축시켜 포스포릴콜린클로라이드를 얻었다 (63.27 g, 수율 95%). ¹H NMR (D₂O, 300MHz): δ 3.09 (s, 9H), 3.54 (m, 2H), 4.18 (m, 2H).

실시예 2: L-α- 글리세로포스포릴 콜린 클로라이드(5)의 제조

상기 실시예 1에서 얻은 63.27 g 포스포릴콜린클로라이드(1 당량, 288.1 mmol)를 189.8 mL 에탄올에 용해시킨 후 80℃로 가열하여 환류시켰다. 여기에 40 g의 R-(+)-글리시돌(1.87 당량, 539.9 mmol)을 천천히 첨가한 후 12시간 반응시킨 다음 이소프로필아민을 이용하여 pH를 8.0으로 조절하여 3시간 더 반응시킨 후 냉각시켰다. 얻은 용액을 감압 농축시켜 얻은 농축물을 313.2 ml의 물에 용해시킨 후, 156.1g 의 sec-부탄올로 3회 세척하였다. 얻은 수층을 감압 농축하여 수분 함량을 5% 이내로 하였다. 여기에 260.4 mL의 에탄올을 넣고 80℃로 가열시켜 용해 시킨 뒤, 0℃로 냉각하였다. 그 후, 130.2 mL의 이소프로필알콜을 첨가하였고, 얻은 결정을 여과하여 L-α-글리세로포스포릴 콜린 클로라이드를 얻는다 (52.08 g, 수율 70.3%). ¹H NMR (D₂O, 300MHz): δ 3.18 (s, 9H), 3.41 (m, 4H), 3.86 (m, 4H), 4.27 (m, 2H). ¹³C NMR (D₂O, 100MHz): δ 53.88, 59.35, 61.90, 65.91, 66.45, 70.54

실시예 3: L-α- 글리세로포스포릴 콜린(1)의 제조

상기 실시예 2에서 얻은 52.08 g의 L-α-글리세로포스포릴 콜린 클로라이드를 156.24mL의 정제수에 용해시킨 뒤, IONAC NM60 SG 이온교환수지(Bayer)에 통과시켰다. 염소 이온의 제거는 0.1N 질산은 시약을 사용하여 확인하였다. 얻은 물질을 감압 농축시켜 최종 물질인 L-α-글리세로포스포릴 콜린을 얻었다 (49.45g, 수율 97%). ¹H NMR (D₂O, 300MHz): δ 3.21 (s, 9H), 3.63 (m, 4H), 3.90 (m, 4H), 4.30 (m, 2H). ¹³C NMR (D₂O, 100MHz): δ 53.87, 59.35, 61.90, 65.93, 66.44, 70.53

본 발명은 포스포릴콜린클로라이드 및 R-(+)-글리시돌을 이용하여, 저가의 출발물질로부터 높은 수율로 화학식 1의 L-α-글리세로포스포릴콜린을 합성할 수 있고, 본 방법은 공업적 스케일로 용이하게 적용될 수 있다. 또한, 사용되는 이온교환수지의 양이 매우 적고, 형성된 화합물을 이온교환수지에 단순히 통과시키면 되므로 비용이 절감된다.

Claims

화학식 3의 화합물을 화학식 4의 화합물과 반응시켜 화학식 5의 화합물을 제조하는 방법.

[화학식 3]

[화학식 4]

[화학식 5]
제1항에 있어서, 화학식 3의 화합물의 양이 화학식 4의 화합물의 양을 기준으로 1 내지 4 당량인 방법.
제1항에 있어서, 반응 pH가 5 내지 10이고, 반응온도가 40 내지 120℃인 방법.
제1항에 있어서, 반응이 C₁-C₆-알코올, C₁-C₆-에테르, C₁-C₆-케톤 및 이들의 혼합물로 구성된 그룹에서 선택된 반응 용매 중에서 수행되는 방법.
제4항에 있어서, 반응 용매가 메탄올, 에탄올, 테트라하이드로퓨란 및 이들의 혼합물로 구성된 그룹에서 선택되는 방법.
제4항에 있어서, C₁-C₆-알코올, C₁-C₆-케톤 및 이들의 혼합물로 구성된 그룹에서 선택된 결정화 용매를 첨가함으로써 화학식 5의 화합물을 결정화시키는 단계를 추가로 포함하는 방법.
제6항에 있어서, 결정화 용매가 이소프로필알콜, 아세톤 또는 이들의 혼합물인 방법.
제6항에 있어서, 결정화가 0℃ 내지 25℃의 온도 범위 내에서 수행되는 방법.
제6항에 있어서, 반응 용매를 제거하여 농축물을 형성시키는 단계; 형성된 농축물을 물에 용해시킨 뒤, 할로겐화 C₁-C₄-알칸, C₁-C₄-알콕시카보닐C₁-C₄-알칸, C₃-C₈-알코올 및 이들의 혼합물로 구성된 그룹에서 선택된 유기 용매를 사용하여 수층으로부터 불순물을 제거하는 단계; 및 수층으로부터 물을 제거한 뒤, 형성된 농축물을 C₁-C₆-알코올, C₁-C₆-에테르, C₁-C₆-케톤 및 이들의 혼합물로 구성된 그룹에서 선택된 유기 용매에 용해시키는 단계를, 결정화 용매의 첨가 전에 추가로 포함하는 방법.
제1항에 있어서, 화학식 3의 화합물은 산 조건하에 화학식 2의 화합물로부터 칼슘을 제거시킴으로써 형성되는 방법.

[화학식 2]

[화학식 3]
제10항에 있어서, 산이 황산, 붕산, 인산, 질산, 염산, 옥살산, 아세트산, 에틸렌디아민테트라아세트산 및 구연산으로 구성된 그룹으로부터 선택되는 방법.
제10항에 있어서, 반응 pH가 2 이하이고, 반응온도가 -10 내지 60℃인 방법.
제10항에 있어서, 반응이 물, C₁-C₆-알코올, C₁-C₆-케톤 및 이들의 혼합물로 구성된 그룹에서 선택된 용매 중에서 수행되는 방법.
이온교환수지를 이용하여 제1항에 정의된 화학식 5의 화합물로부터 염소 이온을 제거하는 단계를 포함하는 화학식 1의 화합물을 제조하는 방법.

[화학식 5]

[화학식 1]
제14항에 있어서, 이온교환수지가 IONAC NM-60(Sybron Chemicals Inc.), Lewatit SM-94(Sybron Chemicals Inc.), IONAC NM-73(Sybron Chemicals Inc.), Dowex MB-46(Dow Chemical), Dowex MR-3(Dow Chemical), Amberite IRN-150(Rohm & Haas), Amberite MB-20(Rohm & Haas), MB-400(Purolite), NRW-37(Purolite) 및 IONAC NM60 SG(Bayer)로 구성된 그룹에서 선택되는 방법.