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连续流控制药物合成杂质的生成

对药物合成来说,杂质的控制至关重要。最近,监管机构建议将连续生产(包括连续流合成)应用于制药生产。

从有机合成的角度来看,连续流合成有三个优点:

1)温度精确,由于换热效率高,可以控制和减少热点的生成;

2)使用微反应器可以实现快速混合且没有反混,提高反应效率和产品质量;

3)通过设置反应器的流量和内部体积,可以严格控制停留时间。

这些优点有助于提高药物的质量和生产工艺的稳定性。

1.工艺分析

来自日本盐野义制药株式会社的Masahiro Hosoya等人报道了一种成功使用连续流进行化学合成,控制杂质生成的案例。

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1:醛和格氏试剂加成反应

Masahiro Hosoya等人在研究醛和格氏试剂加成反应时,在使用传统间歇反应器中意外地获得了大量在醛中添加MeMgBr的三聚副产物。

2a为所需产物,3a为釜式开发中最主要的杂质且量较大。在传统的釜式反应器中,可以通过低温来降低杂质的含量,但是低温设备来降温的利用率有限而且成本较高。另外,也可以通过在室温下进行快速滴加,但是184Kj/mol的强放热反应会让过程难于控制且放大变得极其困难。因此作者尝试使用连续流来解决此难题。

 

我们先来看看该反应可能的反应机理:

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2:醛和格氏试加成反应杂质生成的机理

副产物的生成机制表明,它是由原料和目标产物的镁盐之间的反应引起的。

高效的传质让反应物可以快速混合,缩短原料与目标产物的镁盐共存的时间精准地控制反应时间都有利于控制副产物。作者尝试了连续流技术,结果显示,在非常温和的条件下,连续流合成对副产物有着强烈抑制,并且过程更加稳定。

2.连续流合成实验

作者使用管式反应器进行尝试,通过调整流速改变反应的停留时间来观察反应的情况,反应转化率超过90%且杂质3a含量仅有0.1%。

 

随后作者尝试了不同的盘管型号和温度,3a含量可以很好的控制在0.5%以下。

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 图3. 连续流合成示意图

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4:连续合成深入研究实验结果

最后,为了验证连续合成的可靠性,作者进行了长时间运行测试:

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5:连续合成长时间运行测试

6小时的运行结果显示,使用连续流进行合成,杂质可以控制在0.5%以下,产品的品质非常稳定。

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实验结果:

使用连续合成,杂质3a的含量稳定的控制在0.5%以下,收率大大提升至98%

连续合成工艺过程稳定、产品可靠,工艺过程易于放大

此工艺可广泛应用于其他格氏试剂和芳香醛的加成反应来提高收率,尤其适用于减少原料和产品反应带来的杂质的含量。

参考文献:Org. Process Res. Dev., ? DOI: 10.1021 /acs.oprd.9b00515 ? Publication Date (Web): 11 Feb 2020


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