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特許7280984(2S)-2-[(4R)-2-オキソ-4-プロピル-ピロリジン-1-イル]酪酸の調製のための酵素的プロセスおよびそのブリバラセタムへの変換
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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2023-05-16
(45)【発行日】2023-05-24
(54)【発明の名称】(2S)-2-[(4R)-2-オキソ-4-プロピル-ピロリジン-1-イル]酪酸の調製のための酵素的プロセスおよびそのブリバラセタムへの変換
(51)【国際特許分類】
   C07D 207/26 20060101AFI20230517BHJP
   C12P 17/00 20060101ALI20230517BHJP
   A61K 31/4015 20060101ALN20230517BHJP
   A61P 25/08 20060101ALN20230517BHJP
【FI】
C07D207/26
C12P17/00
A61K31/4015
A61P25/08
【請求項の数】 4
【外国語出願】
(21)【出願番号】P 2022004669
(22)【出願日】2022-01-14
(65)【公開番号】P2022117945
(43)【公開日】2022-08-12
【審査請求日】2022-04-20
(31)【優先権主張番号】202141004400
(32)【優先日】2021-02-01
(33)【優先権主張国・地域又は機関】IN
(73)【特許権者】
【識別番号】521312282
【氏名又は名称】ディヴィズ・ラボラトリーズ・リミテッド
【氏名又は名称原語表記】DIVI’S LABORATORIES LTD.
【住所又は居所原語表記】1-72/23(P)/DIVIS/303,Divi Towers,Cyberhills,Gachibowli,Hyderabad-500032 Telangana,India
(74)【代理人】
【識別番号】110000523
【氏名又は名称】アクシス国際弁理士法人
(72)【発明者】
【氏名】サチャンドラ・キラン・ディヴィ
(72)【発明者】
【氏名】マイソール・アスワタナラヤナ・ラオ
(72)【発明者】
【氏名】シャイク・ナウシャディン
【審査官】上條 のぶよ
(56)【参考文献】
【文献】国際公開第2018/042393(WO,A1)
【文献】特表2018-523633(JP,A)
【文献】中国特許出願公開第108101824(CN,A)
【文献】国際公開第2005/009935(WO,A1)
【文献】中国特許出願公開第101284811(CN,A)
【文献】国際公開第2009/009117(WO,A1)
【文献】国際公開第2019/087172(WO,A1)
【文献】米国特許出願公開第2006/0252134(US,A1)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
C07D 207/26
C12P 17/00
CAplus/REGISTRY/MEDLINE/EMBASE/BIOSIS(STN)
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
式(I)を有する(2S)-2-[(4R)-2-オキソ-4-プロピル-ピロリジン-1-イル]ブタンアミド(ブリバラセタム)の製造方法であって、
【化1】
(a)式(II)を有する(2RS)-2-[(4R)-2-オキソ-4-プロピル-ピロリジン-1-イル]酪酸メチルエステルを、水溶液中においてバチルス・リケニフォルミス(EC.3.4.21.62)由来のプロテアーゼと反応させる工程と、
【化2】
(b)n-ヘキサン、n-ヘプタン、ジイソプロピルエーテルからなる群より選択した有機溶媒で反応混合物を抽出し、未反応(II)を除去し、5N塩酸を用いて水層を酸性化する工程と、
(c)前記工程(b)の酸性化層を、ジクロロメタン、酢酸エチル、酢酸イソプロピルからなる群より選択した有機溶媒で抽出し、>95%のキラル純度を有する式(III)の(2S)-2-[(4R)-2-オキソ-4-プロピル-ピロリジン-1-イル]酪酸を得る工程と、
【化3】
(d)-10℃~-20℃の温度で、クロロギ酸エチルとトリエチルアミンまたはN-メチルモルホリンなどの塩基との存在下で、式(III)の化合物をジクロロメタン中においてアンモニアと反応させて、ブリバラセタム(I)を得る工程と、
を備える、製造方法。
【請求項2】
前記工程(a)において、前記反応が7.0~7.8のpHで行われる、請求項1に記載の製造方法。
【請求項3】
前記反応の間、pHは、水酸化アンモニウムの5~10%溶液を加えることによって維持される、請求項2に記載の製造方法。
【請求項4】
前記工程(a)において、前記反応は、20~35℃の温度で行われる、請求項1に記載の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、てんかんおよび関連する中枢神経系障害を治療するのに有用な薬物であるブリバラセタムを調製するための改善された製造方法に関する。
【背景技術】
【0002】
ブリバラセタム(Brivaracetam)は化学的に(2S)-2-[(4R)-2-オキソ-4-プロピル-ピロリジン-1-イル]ブタンアミド(I)であり、次の構造を有している。
【化1】
【0003】
ブリバラセタムとその調製方法は、国際公開第01/62726号(スキーム1)で最初に開示された。5-ヒドロキシ-4-プロピル-フラン-2-オンは、還元的アミノ化によって(S)-2-アミノブチルアミドと縮合し、それに続くさらなる還元により、ラセミ体のブリバラセタムが生成される。ラセミ体のブリバラセタムは、キラルクロマトグラフィーを使用して分離される。
【化2】
【0004】
米国特許第8,338,621号明細書の実施例5には、(R)-4-プロピル-ピロリジン-2-オンを(R)-2-ブロモ酪酸と縮合することによる、95.9%(2S,4S)および4.1%(2S,4R)の異性体を有する(S)-2-[(S)4-プロピル-2-オキソピロリジン-1-イル]酪酸の生成が記載される(スキーム2)。このようにして得られた酸は、アンモニアとの反応、続いてキラルクロマトグラフィーにより、ブリバラセタムを与える。
【化3】
【0005】
米国特許第8,957,226B2の実施例3には、ブリバラセタムの合成が記載され、そこでは、テトラヒドロフラン中において、塩基として水素化ナトリウムを使用して(R)-4-プロピル-ピロリジン-2-オンをラセミ体の2-ブロモ酪酸のメチルエステルと縮合させ、その結果、(RS)-2-((2)-2-オキソ-4-プロピルピロリジン-1-イル)酪酸メチルエステルが生成され、それに続く水酸化アンモニウムとの反応により、ラセミ体のブリバラセタムが生成されることが記載されている。ラセミ混合物は、キラルクロマトグラフィーを使用して分離され、ブリバラセタムが得られる(スキーム3)。
【化4】
【0006】
鏡像異性的に純粋なブリバラセタムを得るための上記報告された製造方法は、工業規模では適切ではないキラルクロマトグラフィーの使用を伴う。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
本発明の目的は、キラルクロマトグラフィーを使用せずに鏡像異性的に純粋なブリバラセタムを調製するための製造方法を提供することである。
【0008】
本発明の一態様によれば、(スキーム4)の各工程、
(i)ラセミ体の(2RS)-2-[(4R)-2-オキソ-4-プロピル-ピロリジン-1-イル]酪酸メチルエステル(II)を、(2S)-2-[(4R)-2-オキソ-4-プロピル-ピロリジン-1-イル]酪酸(III)に、バチルス・リケニフォルミス(Bacillus licheniformis)由来のプロテアーゼを用いて変換する工程と、
(ii)式(III)の遊離酸をアミドに変換してブリバラセタム(I)を得る工程と、
を含む、ブリバラセタムの調製のための製造方法が提供される。
【0009】
本発明の別の態様は、化合物(III)を塩基の存在下でクロロギ酸エチルおよびアンモニアと反応させることを含む、化合物(III)をブリバラセタム(I)に変換するための製造方法を提供することである。
【化5】
【発明を実施するための形態】
【0010】
本発明は、
(i)ラセミ体の(2RS)-2-[(4R)-2-オキソ-4-プロピル-ピロリジン-1-イル]酪酸メチルエステル(II)をバチルス・リケニフォルミス由来のプロテアーゼと反応させることにより(2S)-2-[(4R)-2-オキソ-4-プロピル-ピロリジン-1-イル]酪酸(III)に変換する工程と、
(ii)式(III)の遊離酸をアミドに変換してブリバラセタム(I)を得る工程と、を含む、ブリバラセタムの調製のための新規の酵素的製造方法を提供する。
【0011】
必要な出発化合物である(2RS)-2-[(4R)-2-オキソ-4-プロピル-ピロリジン-1-イル]酪酸メチルエステル(II)は、米国特許第8,338,621号明細書の実施例5に記載されている方法で調製することができ、実施例5では、(R)-4-プロピル-ピロリジン-2-オンを、(R)-2-ブロモ酪酸の代わりの(R,S)-2-ブロモ酪酸と縮合し、続いてメタノールおよび硫酸を用いてエステル化することが記載されている。
【0012】
(III)のキラル純度は(R)-4-プロピル-ピロリジン-2-オンのキラル純度に従属することに注意することが重要である。したがって、化合物(II)中の不要な異性体の(2RS)-2-[(4S)-2-オキソ-4-プロピル-ピロリジン-1-イル]酪酸メチルエステルの存在を制限内に保つために、使用される(R)-4-プロピル-ピロリジン-2-オンは、高い鏡像体純度(>98%)を有しなければならない。
【0013】
最初に、シュードモナス・フルオレッセンス(Pseudomonas fluorescens)(EC.3.1.1.34、Amano製)のリパーゼやカンジダ・アンタークティカ(Candida antarctica)(Lipase B、EC.3.1.1.3、Novozymes製)のリパーゼなどのさまざまな市販のエステラーゼ酵素が研究された。しかしながら、それらは両方ともエステル(II)を加水分解することができなかった。次に、クラスEC.3.4.21に属するセリンプロテアーゼは、アミダーゼ活性に加えて、乱交雑エステラーゼ活性を示すため、研究された。バチルス・リケニフォルミス(アルカラーゼ)由来の市販されているプロテアーゼがラセミ体のエステル(II)を選択的に加水分解し、高い鏡像体純度で(2S)-2-[(4R)-2-オキソ-4-プロピル-ピロリジン-1-イル]酪酸(III)を生成することができたことは喜ばしいことであった。別のプロテアーゼであるスブチリシンカールスバーグ(subtilisin Carlsberg)(細菌アルカリプロテアーゼ、EC.3.4.21.62)も選択的に(II)を加水分解したが、アルカラーゼと比較して収量は低かった。
【0014】
反応は、リン酸緩衝液(0.2M、7.2pH)中、27(±2)℃で、(2RS)-2-[(4R)-4-プロピル-2-オキソピロリジン-1-イル]酪酸メチルエステル(II)を撹拌し、アルカラーゼ(バチルス・リケニフォルミス由来のプロテアーゼ、EC.3.4.21.62、Sigma製、製品番号:P4860、2.58U/g)を添加し、撹拌を約8~12時間続けることにより行った。反応中、pH Statを使用して10%水酸化アンモニウム溶液を加えることによりpHを維持した。水酸化アンモニウムの消費が止まったとき、反応の完了が反映された。反応後、反応混合物を、n-ヘキサン、n-ヘプタン、およびジイソプロピルエーテルからなる群より選択される有機溶媒で抽出して、未反応の化合物(II)を除去した。水層を5N HClを使用してpH2.0に酸性化し、ジクロロメタン、酢酸エチル、および酢酸イソプロピルからなる群より選択される有機溶媒で抽出した。有機層を水で洗浄し、無水硫酸ナトリウムで乾燥させた。減圧下で有機層を濃縮すると、高い化学的およびキラル純度の(2S)-2-[(4R)-2-オキソ-4-プロピルピロリジン-1-イル]ブタン酸(III)が得られる。
【0015】
反応時間が約12時間より長いと非酵素的加水分解によりキラル純度が低下する。反応時間が短い(<8時間)と収率が低下する。pH7未満では低い収率となり、pH8超では生成物のキラル純度が低くなることが観察された。最適な反応温度は約25~35℃である。40~45℃では収率と純度の両方が低下し、10℃ではより低い収率が得られた。最適な酵素負荷は20%w/wであることがわかった。
化合物(III)とアンモニアとの反応は、混合無水物の形成を通じてカルボキシ基を活性化するクロロギ酸エチルの存在下で実施することができる。反応は、トリエチルアミンまたはN-メチルモルホリンなどの有機塩基の存在下でガス状アンモニアを使用して、-10~-20℃の間の温度で、ジクロロメタンなどの適当な溶媒中で実施することができる。反応後、濾過により塩を除去する。有機濾液を炭酸カリウムの溶液で洗浄して、未反応の化合物(III)を除去した。有機層を濃縮した後、得られた残留物を酢酸イソプロピル中でスラリー化する。固体を濾過すると、キラル純度の高いブリバラセタム(I)が得られる。
【0016】
本発明の実施形態は、以下の実施例にさらに記載されており、これらは、本発明の範囲を限定することを決して意図していない。
【実施例
【0017】
化学的純度は、以下の条件下でHPLCを使用して決定された。
カラム:Inertsil ODS 3V、250×4.6mm、5μm
移動相:アセトニトリル:バッファー(0.1%過塩素酸)(90:10V/V);流量:1.0mL/分
カラム温度:30℃
検出:215nm
エナンチオマー純度は、以下の条件下でHPLCを使用して決定された。
カラム:CHIRALPAK-ADH 250×4.6mm 5μm
移動相n-ヘキサン:イソプロピルアルコール:ジエチルアミン(85:15:0.1mL)、流速:1.0mL/分
カラム温度:30℃
検出:215nm
【0018】
実施例1:(2RS)-2-[(4R)-4-プロピル-2-オキソピロリジン-1-イル]酪酸メチルエステル(II)の調製:
50mLのテトラヒドロフラン中の水素化ナトリウム(60%油性分散液、7.54g、0.3144mol)の混合物に、30mLのテトラヒドロフラン中の(S)-4-プロピルピロリジン-2-オン(10.0g、0.0786mol)の溶液を、0~5℃で加えた。混合物に、20mLのテトラヒドロフラン中の2-ブロモブタン酸(15.75g、0.094mol)の溶液を加えた。反応混合物を温め、室温で10~12時間撹拌した。混合物を砕いた氷に注ぎ、過剰の水素化ナトリウムを分解した。テトラヒドロフランを減圧下で蒸留し、水性残留物を塩酸を使用して0~5℃でpH2.0に調整した。残留物を酢酸イソプロピル(25mL×3)で抽出した。有機層を濃縮して、(2RS)-2-[(4R)-4-プロピル-2-オキソピロリジン-1-イル]酪酸を無色の固体として得た(15.8g、94.2%)。
【0019】
上記の酸(10g、0.046mol)を100mLのメタノールに溶解した。これに濃硫酸(0.45g、0.0045mol)を加え、室温で12時間維持した。溶液を減圧下で濃縮した。残留物に50mLの冷水を加え、ジクロロメタン(25mL×3)で抽出した。ジクロロメタン溶液を飽和重炭酸ナトリウム溶液、続いて水で洗浄した。無水硫酸ナトリウムで乾燥した後、溶液を減圧下で濃縮して、9.2gの(2RS)-2-[(4R)-4-プロピル-2-オキソピロリジン-1-イル]酪酸メチルエステル(II)を黄色がかった油として得た(収率=86.38%、G.C:99.4%)。
【0020】
実施例2:(2S)-2-[(4R)-2-オキソ-4-プロピルピロリジン-1-イル]ブタン酸(III)の調製:
リン酸カリウム緩衝液(120mL、0.2M、pH7.2)の溶液に、12.0g(0.0528mol)の(2RS)-2-[(4R)-4-プロピル-2-オキソピロリジン-1-イル]酪酸メチルエステル(II)を添加し、27(±2)℃で撹拌した。反応混合物に2.4gアルカラーゼ(バチルス・リケニフォルミス由来のプロテアーゼ、EC.3.4.21.62、Sigma製、製品番号:P4860、2.58U/g)を加え、pH Statの補助で10%水酸化アンモニウム溶液を使用してpHを7.2に維持しながら約10時間撹拌した。反応混合物をn-ヘキサンで抽出して、未反応の出発物質(不要な異性体)を回収した。水層のpHを5N HClを使用して2.0に調整し、酢酸イソプロピルで抽出した。有機層を水で洗浄し、無水硫酸ナトリウムで乾燥した。減圧下での有機層の濃縮は、4.83gの(2S)-2-[(4R)-2-オキソ-4-プロピルピロリジン-1-イル]ブタン酸を与えた。収率=80.5%、純度99.3%(HPLC)、キラル純度:99.4%(HPLC)。
【0021】
実施例3:(2S)-2-[(4R)-2-オキソ-4-プロピルピロリジン-1-イル]ブタン酸(III)の調製:
実験は、pH7.2の代わりにpH7.8とする以外、実施例2に記載されているように実施した。収率=76.3%、純度99.1%(HPLC)、キラル純度:98.9%(HPLC)。
【0022】
実施例4:(2S)-2-[(4R)-2-オキソ-4-プロピルピロリジン-1-イル]ブタン酸(III)の調製:
実験は、温度を27(±2)℃の代わりに35(±2)℃とする以外、実施例2に記載されているように実施した。収率=78.4%、純度99.2%(HPLC)、キラル純度:99.3%(HPLC)
【0023】
実施例5:(2S)-2-[(4R)-2-オキソ-4-プロピルピロリジン-1-イル]ブタン酸(III)の調製:
実験は実施例2に記載のように実施し、反応を8時間実施した。収率=75%、純度99.5%(HPLC)、キラル純度:99.4%(HPLC)
【0024】
実施例6:ブリバラセタム(I)の調製:
100mLのジクロロメタン中の10g(0.046mol)の(2S)-2-((R)-2-オキソ-4-プロピルピロリジン-1-イル)ブタン酸(III)およびトリエチルアミン(7.1g、0.07mol)の冷却溶液に、クロロギ酸エチル5.54g(0.05mol)を-15℃で滴下して加えた。30分間撹拌した後、アンモニアガスを通過させ、混合物を-15℃で2時間撹拌し、25~30℃で1時間撹拌した。塩を濾過し、濾液を炭酸カリウムの溶液(10%溶液、50mL×2)で洗浄して、未反応の(III)を除去した。有機層を無水硫酸ナトリウムで乾燥し、濃縮して無色の固体を得た。それを酢酸イソプロピル(15mL)中で0~5℃で30分間スラリー化し、濾過して、8.79gの(I)を無色の固体として得た(収率=88%、HPLC:99.6、キラルHPLC:99.8%)。