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著名藥企新成果:抗腫瘤藥連續(xù)合成,、分離和分析,!

閱讀:2008      發(fā)布時間:2022-5-19
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背景介紹

近期,阿斯利康公司藥物研發(fā)部門的Eleonora等人對抗腫瘤藥AZD4635的合成工藝進(jìn)行了優(yōu)化,,通過引入連續(xù)流氧化以及在線氣液分離和在線監(jiān)控技術(shù),,完成了該原料藥的合成。

 

連續(xù)流技術(shù)的引入,,將工藝從傳統(tǒng)的5步反應(yīng)縮短為3步,,總收率提高了4個百分點(diǎn)。


其中亮點(diǎn)多多,,請隨小編一起了解一下他們的研究細(xì)節(jié)吧,!

 

現(xiàn)有的工藝合成AZD4635需要5步反應(yīng),雖然實(shí)現(xiàn)了6.5kgAPI的合成,,但是該工藝步驟繁瑣,,且需要使用Pd、Ir等貴金屬催化劑,。

 

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圖1. 3步合成新工藝與現(xiàn)有5步合成工藝對比

 

新工藝只需三步即可得到最終產(chǎn)物,。且使用價廉物美的氧氣作為氧化劑,大大節(jié)省了原材料成本,。

 

氧氣是一類十分清潔的氧化劑,,廉價易得,且反應(yīng)不產(chǎn)生副產(chǎn)物,。

 

然而,,氧氣也是一類助燃劑,在間歇釜條件下,,極易因?yàn)殪o電或者局部過溫,,發(fā)生燃燒甚至爆炸等事故。所以化工行業(yè)有“寧做十個還原,,不做一個氧化”的說法,。


連續(xù)流技術(shù)的應(yīng)用,可以通過技術(shù)手段及時消除靜電并精確控制溫度,,從而極大降低反應(yīng)失控風(fēng)險,。

具體研究內(nèi)容

一、反應(yīng)條件初步探索

 

作者先使用間歇釜對反應(yīng)的溶劑,、催化劑和堿等條件進(jìn)行了探索,。最終DMSO被選作溶劑,Cu(OAc)2被選作催化劑,,進(jìn)行后續(xù)研究,。


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表1. 釜式反應(yīng)條件測試實(shí)驗(yàn)

 

二、連續(xù)流裝置搭建


連續(xù)流工藝流程圖如下圖所示,,原料(化合物3)溶解在DMSO中,,加入5 mol%Cu(OAc)2作催化劑,,以3ml/min的流速泵入連續(xù)流反應(yīng)器(長度90mm,內(nèi)徑9.5ml,,持液體積3ml),。


反應(yīng)物氧氣通過質(zhì)量流量計(jì)后,以約20ml/min的流速進(jìn)入反應(yīng)器,,在120℃左右的溫度下反應(yīng),,物料經(jīng)背壓閥(壓力設(shè)定35bar)流出后,經(jīng)過Zaiput分離器完成氣液分離,,液體物料流過原位紅外流通池后,,進(jìn)入收集罐。


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表2. 連續(xù)流工藝條件優(yōu)化

 

作者在反應(yīng)出口設(shè)置了Zaiput分離器,,將未反應(yīng)的氧氣與原料進(jìn)行在線分離,,并以1L/min的流速的氮?dú)鈱κS嘌鯕膺M(jìn)行稀釋(使尾氣中氧氣的含量在2%以下),確保尾氣的安全,。

 

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【編者】Zaiput分離器,主要原理為兩相不互溶的流體在多孔分離膜的表面張力差不同,。本實(shí)驗(yàn)中氧氣和反應(yīng)后有機(jī)混合溶液形成兩相不相容的混合流體,,通過Zaiput將氧氣分離出來。這樣可以減少由于流通池中的氧氣氣泡而產(chǎn)生的背景噪聲,,提高在線原位紅外測試結(jié)果的穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性,。


康寧是大中華區(qū)MIT 孵化的Zaiput連續(xù)分離器授權(quán)代理商,不僅用于氣液相的分離,,在液液相連續(xù)分離中也有著廣泛的應(yīng)用,。與康寧微通道反應(yīng)器相配套,Zaiput分離器產(chǎn)品覆蓋實(shí)驗(yàn)室小試到千噸級工業(yè)化生產(chǎn),。感興趣的朋友,,請關(guān)注“康寧反應(yīng)器技術(shù)”公眾號,聯(lián)系我們,。

 

紅外光譜圖中,,化合物3和4分別在1689cm-1和1675 cm-1,1693 cm-1有不同的吸收峰,,所以反應(yīng)過程中可以用原位紅外光譜(Mettle-Toledo React IR 15)進(jìn)行在線分析,,對反應(yīng)過程進(jìn)行在線監(jiān)控。

 

三,、連續(xù)流工藝優(yōu)化


在連續(xù)流裝置上,,作者對反應(yīng)溫度、物料濃度,、催化劑用量以及氧氣的摩爾當(dāng)量等參數(shù)進(jìn)行了快速優(yōu)化,,并通過紅外和HPLC等對反應(yīng)過程進(jìn)行檢測,。


最后選擇20倍體積的DMSO作溶劑, Cu(OAc)2用量5mol%,,原料流速3ml/min,,氧氣流速20ml/min(約3當(dāng)量),在120℃條件下,,連續(xù)反應(yīng),,表觀停留時間約52s,獲得了85%分離收率,。

 

作者用70g化合物3為原料,,連續(xù)運(yùn)行約7小時,未發(fā)生任何固體堵塞,。所收集的反應(yīng)混合液加入等體積的水析出固體,,漿液過濾后干燥后獲得黃色固體化合物4(分離收率85%)?;衔?經(jīng)過縮合反應(yīng)后,,獲得原料藥AZD4635.

 

研究結(jié)果

  • 通過使用連續(xù)流反應(yīng)器進(jìn)行連續(xù)氧化,縮短了AZD4635的合成路線,,總收率提高4個百分點(diǎn),;

  • 使用連續(xù)流反應(yīng)器對反應(yīng)溫度、物料濃度,、催化劑用量以及氧氣的摩爾當(dāng)量等參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化,,最終獲得了*優(yōu)的反應(yīng)條件;

  • 三步反應(yīng)全連續(xù),,在線分離和檢測,,極大地提高了過程效率;

  • 連續(xù)氧化反應(yīng)工藝以70g化合物3為原料,,連續(xù)反應(yīng)7小時,,未發(fā)生堵塞,并最終以85%的分離收率獲得目標(biāo)化合物4,;

  • 解決了傳統(tǒng)間歇釜工藝的安全性問題,,工藝簡單、原子經(jīng)濟(jì)性好,,綠色環(huán)保,。

 

參考文獻(xiàn):

Org. Process Res. Dev. 2022, 26, 1048−1053

 

編者語

 

該工藝是典型的氣液非均相反應(yīng),這一類反應(yīng)在微通道反應(yīng)器上,,尤其是康寧微通道反應(yīng)器上,,具有很高的可行性。由于康寧反應(yīng)器可以實(shí)現(xiàn)從實(shí)驗(yàn)室到生產(chǎn)的無縫放大,,可以快速實(shí)現(xiàn)該類工藝的規(guī)?;a(chǎn),。

 

康寧在氧氣氧化反應(yīng)中,已經(jīng)有積累了10多年的工業(yè)化經(jīng)驗(yàn),。如果您有空氣氧化,、氧氣氧化或其他氧化反應(yīng),歡迎和康寧團(tuán)隊(duì)進(jìn)行交流,。

 

康寧代理的Zaiput連續(xù)分離器和NMR在線檢測設(shè)備,,可以幫助您實(shí)現(xiàn)多步連續(xù)反應(yīng)的全連續(xù)


 

 

 

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