Method Article

乌帕替尼中间体ACT051-3的放大制备

DOI:

10.3791/64514

⸱

April 7th, 2023

 ,  ,  ,  , 
1Aneo Chem-Tech Co., Ltd

In This Article

Summary

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

在这里，我们提出了一种放大合成乌帕替尼中间体叔丁基（5-甲苯磺酰基-5h-吡咯[2，3-b]吡嗪-2-基）氨基甲酸酯（ACT051-3）的方案。

Abstract

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Upatinib是一种Janus激酶抑制剂药物，由一家生物技术公司开发，用于治疗免疫疾病。化合物叔丁基（5-甲苯磺酰基-5h-吡咯[2，3-b]吡嗪-2-基）氨基甲酸酯（ACT051-3）是乌帕替尼的重要中间体。迄今为止，尚未报道这种中间化合物（ACT051-3）的稳定工业生产。本研究从实验室合成、中试放大、工业化生产等方面描述了化合物ACT051-3的具体合成方法和工艺。在探索ACT051-3的工艺路线过程中，对反应条件进行了许多适当的调整和改进，最终成功开发了ACT051-3的最佳工业生产工艺。通过改变参与反应的碳酸钾的状态，反应时间几乎翻了一番，大大提高了反应效率。此外，通过在反应中引入N，N-二异丙基乙胺（DIPEA），昂贵的催化剂Pd（OAc）2的用量减少了2.5 倍，大大降低了生产成本，证实了该工艺路线和ACT051-3工业化生产的可行性，满足了市场对这一重要中间体的需求。

Introduction

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近年来，乌帕替尼已成为全球流行的用于治疗免疫紊乱的Janus激酶1（JAK1）抑制剂1，2。该药物已显示出对银屑病关节炎（PsA）3，4，类风湿性关节炎（RA）5，6，7和特应性皮炎（AD）8，9的显着治疗效果。此外，由于其高选择性10，乌帕替尼具有广泛的临床应用。叔丁基（5-甲苯磺酰基-5h-吡喃[2，3-b]吡嗪-2-基）氨基甲酸酯（ACT051-3）是乌帕替尼的重要中间体。其主要结构组分为吡咯环和吡嗪环，可用于制备新型含氮三环激酶抑制剂，用于治疗免疫和肿瘤疾病11。

中试放大是实验室中试研究确定的工艺路线和条件的中型放大（50x-100x），然后进行工艺测试、工业调查和优化，以确定最佳的工业生产和操作条件12.

目前，该中间体化合物（ACT051-3）的实验室合成路线已有报道，但由于收率低、反应复杂、设备要求高等问题，仅小规模进行，仍有很大的优化空间11，13，14，15。然而，目前还没有关于中间化合物ACT051-3的中试放大和工业化生产的工艺路线的报道。

因此，本研究参考实验室合成路线较好的实验室合成路线，研究了化合物ACT051-3的中试放大和生产路线。与原实验室合成路线相比，对反应条件进行了许多适当的调整和改进，并研究了可能影响反应结果的其他因素。最后，确定了最优路线最合适的工艺参数，得到了操作简单、成本低、环保的工艺路线，适用于ACT051-3的中试放大生产。

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Protocol

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1. 化合物ACT051-2和ACT051-3的中试规模合成

  1. 2-溴-5-甲苯磺酰基-5H-吡咯并[2，3-b]吡嗪的合成（ACT051-2）
    1. 在圆底烧瓶中，将50.0g化合物2-溴-5H-吡咯并[2，3-b]吡嗪（ACT051-1;0.25M）溶解在15mL N，N-二甲基甲酰胺（DMF;3 V）中。
    2. 在氮气保护下向反应溶液中加入65.3g二异丙基乙胺（DIPEA;0.51M）（提供气体和水分屏障），并通过冷水浴将温度冷却至0-5°C。为了保护氮气，将反应器的压力泵至-0.75--0.8MPa，然后通过N2 以平衡0.1MPa的压力。
    3. 加入 60.20 g 溶解在 12 mL DMF （0.32 M） 中的 TsCl。通过温水浴将温度升高至20-30°C并搅拌约1小时。向混合物中加入冷水（600.0mL，0-10°C），再搅拌1小时。
    4. 使用玻璃漏斗在真空下过滤产品，并用砂光板填充滤纸。用水（200.0mL）洗涤数次，并使用电动恒温干燥炉干燥，得到收率为78%的淡黄色固体（ACT051-2）。
  2. （5-甲苯磺酰基-5H-吡咯[2，3-b]吡嗪-2-基）氨基甲酸叔丁酯的合成（ACT051-3）
    1. 将176.11gACT051-2溶解在366.31g1，4-二恶烷中，置于三端口圆底烧瓶中。
    2. 向溶液中加入65.75克叔丁基氨基甲酸酯、138.21克颗粒状碳酸钾（2.0当量）、11.57克黄磷（0.04当量）和2.25克Pd（OAc）2 （1.28%重量）。
    3. 将混合物加热至105°C，并在氮气气氛下搅拌7小时。让混合物冷却至室温，并用布赫纳漏斗过滤产品（滤纸孔径为80-120μm）。
    4. 用乙酸乙酯（200 mL）洗涤过滤器残留物。使用循环水真空泵在50-60°C的减压下浓缩产品，压力值为-0.095MPa。保持泵工作以保持压力并获得深棕色油。
    5. 粗品用柱层析纯化，用石油醚和乙酸乙酯（V/V，10/1）洗脱，得目标化合物为白色固体，收率为93.5%。

2. 化合物ACT051-2和ACT051-3的中试放大合成

  1. 2-溴-5-甲苯磺酰基-5H-吡咯并[2，3-b]吡嗪（ACT051-2）的中试放大合成
    1. 将1.0千克ACT051-1（5.05 M）和1.305千克DIPEA（10.1 M）加入三端口圆底烧瓶中。向烧瓶中加入3LDMF（3V）并溶解固体。将反应混合物加热至35°C。
    2. 向反应溶液中加入1.203kgTsCl（6.31M）并搅拌1小时。搅拌混合物，直到通过薄层色谱（TLC）和高效液相色谱（HPLC）确认反应完成。简而言之，取少量反应产物并进行TLC监测。当TLC显示几乎没有原料剩余时，将样品送至HPLC中央控制，检测与原料的反应或产物比为0.1/99.9。
    3. 倒入8.4升冷水，再搅拌0.5小时。用布赫纳漏斗过滤所有液体（滤纸孔径为80-120μm），并用600mL水冲洗粗产品。
    4. 使用电恒温干燥炉将所得产物在70°C下干燥过夜，得到收率为94.9%的产品。
  2. 中试放大合成叔丁基（5-甲苯磺酰基-5H-吡咯[2，3-b]吡嗪-2-基）氨基甲酸酯（ACT051-3）
    1. 向反应釜中加入 3.31 L 叔戊醇和 4.97 L 甲苯 （V/V， 2/3）。
    2. 向溶液中加入1.66千克ACT051-2，0.83千克叔丁基氨基甲酸酯，1.301千克碳酸钾粉，0.11千克黄磷和0.31千克DIPEA。
    3. 抽真空氮气三次，如步骤1.1.2所示，重复3x，在氮气保护下向反应溶液中加入10gPd（OAc）2 （0.60%wt）。
    4. 将反应混合物加热至90°C并搅拌4小时。将混合物冷却至40°C或更低。
    5. 使用硅藻土作为助滤剂，用Buchner漏斗（滤纸孔径为80-120μm）过滤反应溶液，并用甲苯洗涤滤饼。
    6. 收集并浓缩滤液。使用循环水真空泵在50-60°C减压下浓缩滤液，压力值为-0.095MPa。保持泵工作以保持压力。
    7. 加入 300 mL 庚烷并搅拌 20 分钟。再次用Buchner漏斗过滤反应溶液（滤纸孔径为80-120μm），并用庚烷（50mL，三次）冲洗粗产物。干燥，得产品收率96.3%。

3.化合物ACT051-2和ACT051-3的工业生产

  1. 2-溴-5-甲苯磺酰基-5H-吡咯并[2，3-b]吡嗪（ACT051-2）的工业化生产
    1. 确认反应器清洁无水，并确保混合装置在打开时没有噪音，并且反应器的底部排放阀已关闭。
    2. 将 355.50 kg DMF （3 V） 加入 2，000 L 搪瓷反应器中并开始搅拌。向溶液中加入125.04千克ACT051-1（1.0当量）和164.8千克DIPEA（2.0当量）。
    3. 在氮气保护下将温度降至20-25°C。在25-35°C下加入150.22kgTsCl（1.25当量），在3小时内分10批。
    4. 让混合物保持在25-35°C并搅拌2小时。 在另一个2，000L反应器中准备750.20kg冷水（3-4°C）。
    5. 通过HPLC监测反应，当剩余原料为0.5%时确认反应完成。
    6. 向反应混合物中加入冷水（3-4°C），并在15-30°C下搅拌1.5小时。收集滤液并用水（250-500公斤，2-4 V）冲洗，直到它变成中性（使用pH纸测试）。
    7. 将产物在60-65°C干燥30.5小时，得到收率为95.5%的浅棕色固体。
  2. 工业生产叔丁基（5-甲苯磺酰基-5H-吡咯[2，3-b]吡嗪-2-基）氨基甲酸酯（ACT051-3）
    1. 确认反应器清洁无水，并确保混合装置正常且反应器底部排放阀已关闭。
    2. 将340.10千克叔戊醇（2 V）和552.50千克甲苯（3 V）加入2，000 L搪瓷反应器中并开始搅拌。
    3. 向溶液中加入212.40千克ACT051-2（1.0当量），106.00千克叔丁基氨基甲酸酯（1.5当量），166.70千克碳酸钾粉（2.0当量），14.10千克黄磷（0.04当量），39.40千克DIPEA（0.5当量）和1.06千克Pd（OAc）2 （0.5%重量）。
    4. 置换氮气四次，让混合物在氮气保护下加热至85-95°C，搅拌3小时。通过HPLC监测反应，当剩余原料为0.44%时确认反应完成。
    5. 将反应温度冷却至20-30°C。 分批收集溶液并将其放入125L塑料桶中30分钟。
    6. 用化学吸滤筒（滤袋孔径为10-15μm）过滤反应溶液，使用硅藻土作为助滤剂，并用甲苯（185.20-370.40kg，1-2V）洗涤滤饼。
    7. 将滤液收集在搪瓷容器中，并使用循环水真空泵在55-65°C下减压10小时，压力值为-0.095MPa。保持泵工作以保持压力并获得粘稠液体形式的产品化合物。
    8. 通过泵送甲苯并继续反应使产物蒸发两次。将最终产品浓缩4小时。用柱色谱纯化所得产物，用庚烷和乙酸乙酯（V/V，10/1-3/1）洗脱，得收率98.5%的固体。

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Results

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本研究为乌帕替尼的重要中间体ACT051-3提供了放大合成过程（图1和图2）。协议部分（步骤1-3）具体显示了化合物ACT051-2和中间体ACT051-3的革兰氏级合成，中试级千克级合成和放大生产步骤。

在探索化合物ACT051-2的最佳路线的过程中，如 表1所示，发现固体TsCl比液体TsCl（溶解在DMF中，方案步骤3.1）更多地参与反应，并且DMF的量显着减少了近三倍。此外，通过将加入TsCl时混合溶液的温度从0-5°C提高到23-35°C，产物收率从97.49%提高到98.44%（如 表2所示）。此外，还进行了关于处理后水消耗的实验。如 表3所示，用水量减少2.5倍（从15 mL/g ACT051-2降低到6 mL/g ACT051-2）后，反应收率降低了2.5%，但废液生成减少，反应效率显著提高。

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Discussion

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

合成的反应条件，包括反应温度、时间、反应试剂的选择和材料的比例，影响反应的可行性、收率、纯度和生产成本，特别是对于放大生产。

在实验室合成ACT051-2中，液体形式的TsCl（溶解在DMF中;步骤1.1.3）可用于反应;然而，它不适合中试放大合成或工业生产，因为使用液体TsCl进行该反应会增加反应系统中的溶剂量，导致更多的废液。因此，我们选择了固体TsCl进行中试放大和工业化生产的反应（分别为方案的步骤2.1.2和3.1.3），并获得了良好的实验结果，同时牢记环保和绿色化学的概念（表1）。

此外，在中试放大实验中发现，在低温下加入大量TsCl会使反应体系太粘而无法搅拌，导致原料包封的风险。为了解决这种风险，将温度从0-5°C提高到25-35°C（方案的步骤2.1.1或3.1.4），充分搅拌加入固体TsCl，反应溶液体系具有良好的流动性，反应进行顺利（表2）。

此外，ACT051-2的后处理实验需要大量的...

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Disclosures

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

作者没有什么可透露的。

Acknowledgements

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

这里没有要提及的致谢。

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Materials

List of materials used in this article
NameCompanyCatalog NumberComments
2-溴-5H-吡咯并[2,3-b]吡嗪Nanjing Cook Biotechnology Co.， Ltd.
1,4-二恶烷辽宁库克生物科技有限公司通用试剂
1H NMRBruker AVIII 500
37% 氯酸 分子级NEON02618 氖
4-甲苯磺酰氯 （TsCl）南京库克生物科技有限公司AR A2010137
抗鸡 IgY （H+L），高度交叉吸附，CF 488A 驴Sigma-AldrichSAB4600031
抗小鼠 IgG （H+L）， F（ab′）2Sigma-AldrichSAB4600388
BD FACSCanto IIBD BiosciencesBF-FACSC2
BD FACSDiva CS&T 研究微珠 （CS&T 研究珠）BD Biosciences655050
BD FACSDiva 软件 7.0BD Biosciences655677
牛血清白蛋白Sigma-AldrichA4503
离心机 5702 REppendorfZ606936
循环水真空泵广州智研仪器有限公司SHZ-D（figure-materials-1）
CML 乳胶，4% w/vInvitrogenC37253
硅藻土广州启硕化工有限公司/
双锥旋转真空干燥机江苏阳阳化工设备厂SZE-500T
搪瓷釜江苏阳阳化工设备厂CS-03-0021000L / 2000L
庚烷南京库克生物科技有限公司通用试剂
HPLC广州奥亿科技贸易有限公司LC-2030C 3D
大型旋转蒸发仪广州星硕仪器有限公司RE-2002
低温恒温搅拌反应槽广州宇华仪器有限公司XHDHJF-3005
低温冷却剂循环泵广州金城科学仪器有限公司XHDLSB-5/25
Megafuge 8RThermo ScientificTS-HM8R
N，N-二异丙基乙胺（DIPEA）Apicci Pharm通用试剂
N-二甲基甲酰胺（DMF）广州贝尔生物科技有限公司通用试剂
辛酸Sigma-AldrichO3907
Pd（OAc）2习安催化剂新材料有限公司
磷酸盐缓冲盐水Sigma-Aldrich1003335620
碳酸钾 （K2CO3）Guangzhou Zhonghua Trade Co.，Ltd.通用试剂
叔戊醇南京库克生物科技有限公司通用试剂
tert-Butyl carbamateNanjing Cook Biotechnology Co.， Ltd.通用试剂
热/冷KASVIK80-120R
甲苯辽宁库克生物科技有限公司通用试剂
真空干燥箱广州宇华仪器有限公司DZF-6090
水//
Xantphos辽宁库克生物科技有限公司Asp20-44892
19120110 抗体 200704

References

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