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連續(xù)流化學(xué)在API藥物合成中的應(yīng)用—近期的亮點（二）
連續(xù)流化學(xué)在API藥物合成中的應(yīng)用—近期中的亮點（二）
近期，Cidara Therapeutics公司的David L. Hughes回顧了2016年和2017年文獻中披露的使用至少一個連續(xù)流步驟的已批準藥物的合成路徑。將相關(guān)內(nèi)容整理為綜述發(fā)表在了期刊《Org. Process Res. Dev》（Org. Process Res. Dev.2018, 22, 13）上，其文章主要提及了七個藥物，不同公司利用流動化學(xué)技術(shù)對各個藥物的合成方法進了改造，并都取得了不錯的效果。具體內(nèi)容如下。
5、Alphora公司實現(xiàn)Ingenol mebutate蛋白激酶C激活劑的連續(xù)合成（提升非對映立體選擇性）
Ingenol mebutate(商標(biāo)名Picato)是一種蛋白激酶C激活劑，在美國和歐洲被批準上市，用于局部治療光化性角化病。
Ingenol有四個羥基(3，4，5，20四個位置)，可以被酰化。為了在3位上實現(xiàn)所需要的醇的選擇性酰化，Leo實驗室開發(fā)了一種工藝（圖9），其中C5和C20位羥基被保護為丙酮酸30，從而允許C3位的選擇性?；甚?1，。三步反應(yīng)的總收率為37%。雖然這種方法可以實現(xiàn)特定選擇的酰化，整體收益率是不錯的，但后31脫保護必須小心控制(異丙醇-水-磷酸,反應(yīng)7天)。
圖9 Ingenol mebutate的合成路線
為了避免保護/去保護序列，2017年Alphora的一項申請描述了使用流動化學(xué)方法直接從Ingenol合成Ingenol mebutate，不使用保護基團。根據(jù)無保護的酰化Ingenol。Leo實驗室報告的使用優(yōu)的條件(LiHMDS,當(dāng)歸酸酐,10-15℃, 反應(yīng)10分鐘)能得到C3單酰化產(chǎn)品的收率為11%。主要產(chǎn)物是C20的單酰化產(chǎn)物和C3、C20雙酰化產(chǎn)物。優(yōu)化之后的釜氏分批反應(yīng)產(chǎn)率能夠提高到20 - 30%，但具有不穩(wěn)定性。
流動條件改善了C3產(chǎn)物的區(qū)域選擇性(圖10)。在優(yōu)化條件下，將含有濃度為0.25 M的Ingenol/LiHMDS 的2-MeTHF溶液與濃度為0.25 M的當(dāng)歸酸酐的2-MeTHF溶液在0℃條件下混合，然后在25℃條件下，加入濃度為1M HCl的水溶液進行淬滅，能夠得到C3位單?；a(chǎn)物。經(jīng)硅膠層析純化得到的C3單?；a(chǎn)物純度為95%，分離收率為40%，Ingenol的回收率為29%，C20單?；a(chǎn)物收率為12%，C3、C20-雙?；a(chǎn)物收率為10%。將C20單?；a(chǎn)物與C3、C20雙?；a(chǎn)物在THF/水中與LiOH水解變回Ingenol并回收。40%的收率較之37%的收率的三步反應(yīng),只需要一個步驟操作簡單,并提供回收原料和副產(chǎn)物（水解回ingenol）的方法。雖然該方法需要色譜進行純化，但考慮到Ingenol原料的產(chǎn)量小、成本高，色譜純化并不是一個顯著的缺點。
圖10 流動化學(xué)中Ingenol mebutate的合成路線
6、Aurobindo公司實現(xiàn)伐昔洛韋治療皰疹病藥物連續(xù)合成（連續(xù)反應(yīng)器提升純度）
伐昔洛韋是一種用于治療皰疹病毒的通用抗病藥物。
其主要由阿昔洛韋經(jīng)過兩步反應(yīng)合成得到（圖11）。包括阿昔洛韋(32)與boc保護的纈氨酸(33)形成酰胺鍵，然后對boc進行酸性去保護。釜氏反應(yīng)中分批去保護包括在室溫下用鹽酸水溶液處理中間產(chǎn)物34（2 h），然后加入2- PrOH使伐昔洛韋結(jié)晶。然而，該方法產(chǎn)品的收率僅為30%，純度為96.6%，主要雜質(zhì)為阿昔洛韋(32,2.45%)和鳥嘌呤(0.24%)。
圖11.伐昔洛韋的合成路線
Aurobindo發(fā)表了一項申請，描述了用于去保護步驟的流動化學(xué)。通過在流動中進行脫保護，可以提高產(chǎn)品的收率和純度。脫保護是在流動模式下進行的。以10%的阿昔洛韋溶液（MeOH/ CH2Cl2=1:3 ），濃度為2.5 M的HCl溶液（水/MeOH=4:1）同時加入80℃反應(yīng)器中，制得34。未提供停留時間。反應(yīng)器的出口處進行分批收集，分離含有產(chǎn)物的水層，用三乙胺調(diào)整pH值為2.5-2.8。再加入乙醇使伐昔洛韋結(jié)晶，收率65%，純度99%。
7、禮來公司實現(xiàn) 巴瑞克替尼（治療風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎）藥物連續(xù)合成（高壓下利用氧氣進行更加安全，更有效率，無需特定反應(yīng)器的氧化反應(yīng)）
磷酸巴雷替尼(商品名Olumiant)于2017年2月在歐盟獲得批準，用于治療成人中度至重度類風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎。Incyte中描述的巴瑞克替尼的合成分析如圖12所示，下部和中部片段首先在B點耦合，然后通過A點耦合附加上部片段。在禮來公司近的一項申請中，提出了首先在點a處進行耦合，然后在點b處進行耦合（圖13）。
圖12. 巴瑞克替尼 圖13 a 巴瑞克替尼片段的藥物合成路線
常規(guī)的該片段的合成路線，從環(huán)氧氯丙烷(35)開始，需要保護基，操作的路線到40。在禮來公司中該過程僅需三步反應(yīng)，步，42與EtSO2Cl反應(yīng)生成磺胺43。第二步氧化反應(yīng)，該公司對酮的氧化反應(yīng)進行了間歇和流動兩種方式的研究。批量處理使用6%的氧氣在氮氣中進行，在500psi的壓力下進行，頂部空間每分鐘刷新一次，反應(yīng)時間持續(xù)超過17小時。在流動反應(yīng)中，反應(yīng)物和試劑分別以四個流動相進入反應(yīng): (1)TEMPO溶于CH3CN作為一相；(2)NaNO2溶于水中作為一相；(3)乙醇/HOAc/CH3CN=43:1:6 作為一相；(4)6%的O2（N2）。背壓為500psi，停留時間為12h，測定收率為98%，批量化后收率也有87%。
在原料和試劑濃度相近的情況下，流動條件下的生產(chǎn)效率與成批生產(chǎn)相、、差不多。該流動路線的優(yōu)點包括(1)不需要一個>500 psi的專業(yè)大型容器，(2)不需要在頂部空間連續(xù)更換氧氣，(3)考慮到高壓反應(yīng)的占地面積較小，提高了安全性。
圖14 b 巴瑞克替尼片段的合成路線（Lilly）
總結(jié)：
原料藥生產(chǎn)的流動化學(xué)和連續(xù)加工相對于間歇加工具有潛在的優(yōu)勢:
1.不易于批量放大的化學(xué)(電化學(xué)、光化學(xué)、微波加熱)的實現(xiàn);
2.提高純度和選擇性的機會;
3.準備好PAT和自動化的引入和使用;
4.減少設(shè)備占用空間
5.減少環(huán)境影響。
本文中的7個例子讓我們得以一窺制藥和精細化工領(lǐng)域在過程化學(xué)和工程方面正在進行的重大努力，這些努力旨在將當(dāng)前的流程從批次轉(zhuǎn)換為流動反應(yīng)，并設(shè)計流動反應(yīng)過程。
參考文獻：Applications of Flow Chemistry in Drug Development: Highlights of Recent Patent Literature，Org. Process Res. Dev.2018, 22, 13
公司簡介：
深圳市一正科技有限公司，作為荷蘭Chemtrix公司（微通道反應(yīng)器）、英國AM公司（連續(xù)多級攪拌反應(yīng)器、催化加氫系統(tǒng)、連續(xù)結(jié)晶器）、德國CINC（連續(xù)離心萃取器）在中國區(qū)的代理商和技術(shù)服務(wù)商，為廣大高校和企業(yè)提供連續(xù)合成、在線萃取、連續(xù)結(jié)晶、在線過濾干燥、在線分析等整套連續(xù)工藝解決方案。
公司與復(fù)旦大學(xué)、南京大學(xué)、中山大學(xué)、華東理工大學(xué)、南京工業(yè)大學(xué)、浙江工業(yè)大學(xué)、河北工業(yè)大學(xué)等高校研究機構(gòu)合作成立微通道連續(xù)流化學(xué)聯(lián)合實驗室，致力于推動連續(xù)流工藝在有機合成、精細化工、制藥行業(yè)、能源材料、食品飲料等領(lǐng)域的應(yīng)用，合作實驗室可以為客戶的傳統(tǒng)間歇釜式工藝在連續(xù)流工藝上的轉(zhuǎn)變提供工藝驗證、連續(xù)流工藝開發(fā)工作，促進制藥及精細化工企業(yè)由傳統(tǒng)間歇工藝向綠色、安全、快速、經(jīng)濟的連續(xù)工藝轉(zhuǎn)變。
公司與荷蘭Chemtrix B.V.在浙江臺州、江蘇南京合作組建了連續(xù)流微通道工業(yè)化應(yīng)用技術(shù)中心（以下簡稱“工業(yè)化技術(shù)中心”），旨在打造集連續(xù)流微通道工藝開發(fā)、中試試驗、工業(yè)化驗證、技術(shù)交流于一體的綜合性連續(xù)流微通道應(yīng)用技術(shù)服務(wù)中心，以為廣大生物醫(yī)藥企業(yè)、化工類企業(yè)提供專業(yè)、完善的智能化連續(xù)流工藝整套系統(tǒng)解決方案及技術(shù)服務(wù)方案。