KR20180079967A

KR20180079967A - 데커시놀((+)-Decursinol)의 신규한 제조방법

Info

Publication number: KR20180079967A
Application number: KR1020170000770A
Authority: KR
Inventors: 류형선; 신동균; 이주철; 김성호; 안진우; 임수진
Original assignee: 주식회사 다산제약
Priority date: 2017-01-03
Filing date: 2017-01-03
Publication date: 2018-07-11
Anticipated expiration: 2037-01-03
Also published as: KR102556971B1

Abstract

본 발명은 알콜류가 아닌 유기용매를 이용하여 당귀로부터 데커신 및 데커시놀 안젤레이트를 추출하여 데커시놀을 제조하는 방법에 관한 것으로, 기존 에탄올 추출 방법보다 적은 1회 추출로 대량생산 시 작업시간과 비용을 절감할 수 있으며, 고순도 및 고수율의 데커시놀을 얻을 수 있는 효과가 있다.

Description

데커시놀((+)-Decursinol)의 신규한 제조방법 {A new synthesis method of (+)-Decursinol}

본 발명은 전합성(total synthesis)을 통하여 합성하기 어려운 화합물인 데커시놀((+)-Decursinol)의 제조 방법에 관한 것으로서, 참당귀에서 추출 후 용매 및 가수분해(hydrolysis) 조건을 최적화하여 고순도의 데커시놀((+)-Decursinol)을 높은 수율로 제조하는 방법이다.

데커시놀((+)-Decursinol)은 진통효과, 신장독성 경감, 당뇨성 고혈압 치료 등의 약리 효과가 있는 것으로 알려져 있으며, 최근에는 항암효과를 나타낸다는 보고가 있다. 이러한 약리 효과로 인하여 데커시놀은 신약 연구의 기본 골격으로 많이 사용되고 있다.

종래의 데커시놀 합성방법은 Tetrahedron Letters 48(2007) 2887-28892, Bull. Korean Chem. Soc. 27(2006) 2104-2106 등의 문헌에 기재된 바와 같이 전합성(total synthesis) 방법을 사용하고 있으나, 이는 카이랄 센터(chiral center)를 가지고 있을 뿐만 아니라 합성 단계가 상당히 길며 생산 시 적용하기 어려운 폭발성 시약, 발연성 시약 등을 사용하는 문제가 있었다. 이를 극복하기 위하여 참당귀(Angelica gigas)로부터 데커시놀의 전구체인 데커신((+)-Decursin)과 데커시놀 안젤레이트((+)-Decursinol angelate)를 추출하여 전합성보다 쉽게 고순도의 데커시놀을 제조하는 방법들이 개발되었다.

반면, 당귀는 미나리과(Umbelliferae)의 식물로서 한국산을 참당귀(Angelica gigas), 중국산을 중국당귀(Angelica sinensis), 일본산을 왜당귀(Angelica acutiloba)라고 하며, 예로부터 당귀는 어린순을 나물로 식용하고, 뿌리를 여러 질환에 대한 약제로 사용하고 있다. 이러한 약물학적 활성을 나타내는 주요 성분은 디하이드로피라노쿠마린(dihydropyranocoumarin) 계열의 물질로 최근에는 이 계열에서 항암효과를 나타낸다는 보고가 있다.

참당귀 뿌리에서 분리된 쿠마린 계열의 물질에는 대표적으로 데커신과 데커시놀 안젤레이트가 있으며, 이의 함량은 각각 3.30% 및 2.44%로 당귀 내에 다량 존재한다. 현재 데커시놀 제조 방법으로는 당귀뿌리 가루를 에탄올에서 환류시켜 데커신과 데커시놀 안젤레이트를 추출한 후 이것을 염기 가수분해(alkali hydrolysis)하여 데커시놀을 얻는 방법이 알려져 있다.

대한민국 등록특허 제10-0715206호에서는 참당귀를 분쇄하여 용매로 추출하는 제 1단계; 용매 추출물을 물로 현탁시킨 후 에테르로 용매 분획하는 제 2단계; 에테르층을 직접 염기로 가수분해하는 제 3단계; 산으로 추출하는 제 4단계; 및 산 추출물을 활성탄으로 처리, 여과 및 감압건조하여 용매로 재결정하는 제 5단계;를 포함하는 데커시놀 제조방법을 개시하고 있다.

그러나 상기 공고된 특허에서의 데커시놀 제조방법은 추출물을 수득하는 과정에서 7 내지 13시간씩 2 내지 5회 반복하여 추출, 여과, 농축하므로 긴 시간이 소요되는 단점이 있다.

또한 대한민국 등록특허 제10-0509843호는 참당귀를 잘게 분쇄한 다음 분쇄한 참당귀에 에탄올을 첨가한 후 온도 차이, 용해도 차이, 초음파기 또는 냉침방법을 이용하여 참당귀로부터 데커신 및 데커시놀 안젤레이트를 추출하는 방법을 개시하고 있으나, 시간이 많이 소요되는 단점이 있다.

이 외에도 참당귀로부터 데커신 및 데커시놀 안젤레이트를 추출하여 데커시놀을 제조하는 방법들이 고안되고 개발되었으나, 대량생산 시 추출 및 불순물 제거를 위하여 고비용 및 장시간이 소요되는 문제점을 지니고 있다.

이에 따라, 적은 경비와 단축된 작업시간으로 대량생산에 적합한 고순도 및 고수율의 데커시놀을 제조하는 방법에 대한 개발이 요구되고 있다.

[문헌 1] KR 10-0715206 B [문헌 2] KR 10-0509843 B

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 당귀로부터의 유효물질 추출 조건과 이의 가수분해 조건, 재결정 조건을 최적화시킴으로써 제조시간과 비용을 절감하여 대량생산에 적합한 공정을 제공하고, 공지된 제조방법에 대비하여 고순도 및 고수율의 데커시놀((+)-Decursinol)을 얻을 수 있는 제조 방법을 제공하는 데 있다.

본 발명은 당귀를 유기용매로 추출하는 단계; 추출물을 가수분해시키는 단계; 및 유기용매로 재결정하는 단계를 포함하는 데커시놀 제조방법을 제공한다. 보다 구체적으로, 본 발명은 상기 추출단계가 (1) 당귀 분말을 에틸아세테이트에 가한 후 7시간 동안 환류시키는 단계; (2) 상기 환류 종료 후 냉각시키고 여과하는 단계; (3) 여과물을 에테아세테이트로 세척 후 농축하는 단계; 및 (4) 상기 농축 후 메탄올을 넣고 0 내지 5℃로 냉각시키는 단계;를 포함하고, 상기 가수분해 단계는 (5) 수산화나트륨을 첨가하고 2시간 교반하는 단계; 및 (6) 메틸렌클로라이드와 물을 넣고 냉각 후 산 처리하여 pH 1 내지 2가 되도록 처리한 후, 메틸렌클로라이드 층을 분리하는 단계;를 포함하고, 상기 재결정하는 단계는 (7) 메탄올:t-부틸메틸에테르의 부피비 1:2 혼합액을 이용하여 0 내지 5℃로 1시간 교반하여 재결정시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 제조방법을 제공한다.

보다 더 구체적으로는 상기 (6)단계 이후에,

(6-a) 물층을 메틸렌클로라이드로 2회 이상 재추출하는 단계; 및

(6-b) 상기 (6)단계의 분리된 메틸렌클로아드 층과 (6-a)단계의 메틸렌클로라이드로 재추출한 것을 혼합한 후 농축하는 단계;를 더 포함하는 것이 바람직하다.

또한 본 발명의 제조방법은 상기 (1) 단계에서 환류는 85-90℃인 것이 바람직하고, 상기 (6)단계에서 산처리는 염산(conc.HCl)으로 하는 것이 바람직하다.

또한 본 발명에서는 상기 (7)단계 이후에 여과 및 세척하는 단계를 포함하고, 세척은 t-부틸메틸에트로로 하는 것이 순도 및 수율 향상에 바람직하다.

본 발명에서 제공하는 데커시놀의 제조방법은 추출 용매를 에탄올이 아닌 유기용매를 사용하여 염기 가수분해를 최적화함으로써 대량생산 시 작업시간을 단축하고 비용을 절감하는 효과가 있으며, 고순도 및 고수율의 데커시놀을 얻을 수 있는 장점이 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 고순도 데커시놀의 NMR 스펙트럼을 나타낸다.

본 발명은 데커시놀의 효과적인 제조방법에 관한 것이다.

본 발명에 따른 데커시놀은 진통효과, 신경독성에 대한 보호, 치매 예방 등 뛰어난 약리학적 효능을 가지고 있다. 그러나 기존의 데커시놀 합성방법인 전합성 방법은 합성 단계가 복잡하며 생산 시 적용하기 어려운 폭발성 시약, 발연성 시약 등을 사용하는 문제점이 있으며, 이를 보완하기 위해 참당귀로부터 데커신 및 데커시놀 안젤레이트를 추출하여 이를 염기로 가수분해함으로써 데커시놀을 제조하는 방법이 개발되었다.

한편, 현재 천연물 추출시 주로 수성 에탄올(85%) 또는 무수 에탄올을 사용하는 것으로 알려져 있으나, 알콜류로 추출할 경우 3 내지 4회의 추출 과정이 필요하며, 원하는 물질 이외의 다른 불순물들이 함께 추출됨으로 인해 추가 정제를 필요로 하는 문제점이 있다. 또한 이 과정에서 많은 시간이 소요되며 고가의 비용이 발생하게 된다.

한편, 대부분 메탄올로 데커시놀을 결정화하나, 데커시놀은 메탄올에 상당한 용해도를 가지고 있어 수율에 상대적으로 많은 손실이 있기 때문에 여액을 다시 증류하여 재결정하는 경우가 많으며, 이로 인해 수율이 낮고 시간이 많이 소요되는 단점이 있다.

이에 본 발명은 알콜류가 아닌 유기용매를 이용하여 당귀로부터 데커신 및 데커시놀 안젤레이트를 추출하였으며, 유기용매 중 환류 온도가 80 내지 100℃ 사이인 용매들을 사용하였다. 본 발명은 기존의 에탄올 추출방법보다 적은 1회로 추출함으로써 기존의 2.7 내지 3% 수율보다 높은 4 내지 5%의 고수율을 얻을 수 있으며, 증류 및 추출방법을 생략하여 대량 생산 시 작업시간과 비용을 절감할 수 있다. 또한 추출물로부터 가수분해 시간을 단축하고 기존의 데커시놀 결정화 시 사용하는 메탄올 대신 메탄올과 t-부틸메틸에테르를 이용하여 결정화함으로써 여액에 손실이 없도록 하여 고순도 및 고수율의 데커시놀((+)-decursinol)을 얻을 수 있다.

보다 구체적으로, 본 발명은 국내산 당귀인 참당귀 뿌리를 건조시킨 후 분쇄한 가루를 유기용매인 에틸아세테이트에서 7 내지 9시간 동안 환류시킨 후 실온으로 냉각하여 여과한 뒤 증류하여 데커신 및 데커시놀 안젤레이트를 얻을 수 있다. 상기 과정에서 얻은 물질을 메탄올에 녹이고 수산화나트륨 용액을 첨가하여 1 내지 2시간 동안 반응시킨 후, 반응이 완료되면 메틸렌클로라이드와 물을 첨가하여 반응액의 산도를 pH 1 내지 2로 조절하여 데커시놀이 유기층인 메틸렌클로라이드층으로 모두 추출되도록 한다. 증류하여 얻어진 용액에 메탄올과 t-부틸메틸에테르를 첨가하여 결정화시키고 여기서 얻은 고체를 여과한 후 건조시켜 고순도의 데커시놀을 얻을 수 있다.

이하, 본 발명을 실시예를 통하여 더욱 상세히 설명한다. 그러나, 하기 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것으로, 본 발명의 범위가 이에 제한되는 것은 아니다.

실시예 : (+)- Decursinol의 제조

반응기에 에틸아세테이트 450 L와 당귀가루 100 kg를 넣은 뒤, 기벽을 에틸아세테이트 50 L로 세척하고 85 내지 90℃에서 7시간 동안 환류시켰다. 반응이 완료되면 실온으로 냉각시킨 뒤 반응액을 여과하였다. 여과한 후 얻어진 고체를 에틸아세테이트 100 L를 이용하여 세척한 후, 얻어진 유기층을 증류하여 약 12 kg 정도의 농축액을 얻었다. 상기 농축액에 메탄올 40 L를 넣고 0 내지 5℃로 냉각시킨 후 NaOH 16 kg/물 20 L의 혼합액을 첨가하여 2시간 동안 교반하였다. 반응은 TLC로 확인하였으며, 반응이 완결되면 메틸렌클로라이드 75 L와 물 75 L를 넣어주고 0 내지 5℃로 냉각한 후 conc. HCl로 pH를 1 내지 2로 조절하였다. 이때 유기층으로 생성물이 추출되면 층분리한 후, 물층을 메틸렌클로라이드 30 L로 재추출하고, 재추출 후 얻어진 유기층을 상기 유기층과 혼합시킨 후 MgSO₄ 5 kg를 넣어주었다. 상기 혼합용액을 30분간 교반한 후 여과시킨 뒤 증류하여 메탄올:t-부틸메틸에테르(1:2) 혼합액 50 L를 넣어주었다. 0 내지 5℃에서 1시간 동안 교반여과한 후 t-부틸메틸에테르 10 L로 세척하고, 진공건조 40℃에서 7시간 동안 건조하여 4.3 kg (수율: 4.3%)의 고순도 (+)-decursinol을 얻었다.

녹는점 : 177℃

¹H NMR (CDCl₃, ppm, δ) 7.58(d, J=9.6 Hz, 1H), 7.175(s, 1H), 6.76(s, 1H), 6.21(d, J=9.6 Hz, 1H), 3.89(q, J=5.6 Hz, 1H), 3.11(dd, J=5.6, 17.2 Hz, 1H), 2.85(dd, J=5.6, 17.2 Hz, 1H), 1.98(d, J=6.8 Hz, OH), 1.38(s, 3H), 1.35(s, 3H)

비교예 1: 컬럼분리

참당귀 3Kg을 분쇄한 후 10L 플라스크에 넣고 3L의 에탄올을 넣어 10시간 동안 끓이면서 추출하였다. 이를 실온으로 냉각한 후 감압 여과하였다. 잔사는 에탄올을 사용하여 용매추출하였다. 에탄올을 감압 농축한 후 메탄올에 용해시킨 후 10% KOH를 첨가하여 85℃에서 3일 동안 환류시켜 가수분해시켰다. 반응물을 염산으로 처리하고 에틸아세테이트로 분획하였다. 이를 실리카겔 컬럼 크로마토그래피로 n-헥산:에틸아세테이트 부피비 1:1 용매로 분획하였다.

비교예 2: 메탄올 재결정

상기 비교예와 동일한 방법으로 실시한 후 컬럼 크로마토그래피로 분리하지 않고 메탄올로 재결정하여 데커시놀을 수득하였다.

비교예 3:

상기 실시예와 동일한 방법으로 실시한 후 재결정 용매만 메탄올로 실시하여 데커시놀을 수득하였다.

<수득률 비교>

	당귀 1kg당 데커시놀 수득율
실시예	4.3 %
비교예 1	1.7 %
비교예 2	2.6 %
비교예 3	2.8 %

상기와 같이 공지된 제조방법인 비교예 1과 비교예 2 및 본 발명의 제조방법에서 재결정 용매를 공지된 재결정 용매를 사용한 비교예 3을 사용하여 수득률을 비교한 결과 본 발명에서 제공하는 제조방법에 의해 수득된 수율이 현저히 상승한 결과를 얻었다.

이상의 설명은 본 발명을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가지는 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 명세서에 개시된 실시 예들은 본 발명을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예에 의하여 본 발명의 사상과 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술은 본 발명의 권리범위에 포함하는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims

당귀를 유기용매로 추출하는 단계;
추출물을 가수분해시키는 단계; 및 유기용매로 재결정하는 단계를 포함하는 데커시놀 제조방법에 있어서,
상기 추출단계는
(1) 당귀 분말을 에틸아세테이트에 가한 후 7시간 동안 환류시키는 단계;
(2) 상기 환류 종료 후 냉각시키고 여과하는 단계;
(3) 여과물을 에테아세테이트로 세척 후 농축하는 단계; 및
(4) 상기 농축 후 메탄올을 넣고 0 내지 5℃로 냉각시키는 단계;를 포함하고,
상기 가수분해 단계는
(5) 수산화나트륨을 첨가하고 2시간 교반하는 단계; 및
(6) 메틸렌클로라이드와 물을 넣고 냉각 후 산 처리하여 pH 1 내지 2가 되도록
처리한 후, 메틸렌클로라이드 층을 분리하는 단계;를 포함하고,
상기 재결정하는 단계는
(7) 메탄올:t-부틸메틸에테르의 부피비 1:2 혼합액을 이용하여 0 내지 5℃로 1시간 교반하여 재결정시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 데커시놀의 제조방법
제 1항에 있어서,
상기 (6)단계 이후에
(6-a) 물층을 메틸렌클로라이드로 2회 이상 재추출하는 단계;
(6-b) 상기 (6)단계의 분리된 메틸렌클로아드 층과 (6-a)단계의 메틸렌클로라이드로 재추출한 것을 혼합한 후 농축하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로하는 데커시놀의 제조방법
제 1항에 있어서,
상기 (1) 단계에서 환류는 85-90℃인 것을 특징으로 하는 데커시놀의 제조방법
제 1항에 있어서,
상기 (6)단계에서 산처리는 염산(conc.HCl)으로 하는 것을 특징으로 하는 데커시놀의 제조방법
제 1항에 있어서,
상기 (7)단계 이후에 여과 및 세척하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 데커시놀의 제조방법
제 5항에 있어서,
상기 세척은 t-부틸메틸에트로로 세척하는 것을 특징으로 하는 데커시놀의 제조방법