Bir Upatinib Ara Maddesinin Ölçeklendirilmiş Hazırlanması, ACT051-3

Upatinib, son yıllarda bağışıklık bozukluklarının tedavisinde dünya çapında popüler bir Janus kinaz 1 (JAK1) inhibitörü haline gelmiştir ^1,2. Bu ilaç psoriatik artrit (PsA)^3,4, romatoid artrit (RA)5,6,7 ve atopik dermatit (AD)^8,9 üzerinde önemli terapötik etkiler göstermiştir. Ek olarak, yüksek seçiciliği¹⁰ nedeniyle, Upatinib çok çeşitli klinik uygulamalara sahiptir. Tert-bütil (5-tosyl-5h-pyrolo [2,3-b] pyrazin-2-yl) karbamat (ACT051-3), Upatinib'in önemli bir ara maddesidir. Ana yapısal bileşenleri, bağışıklık ve tümör hastalıklarının tedavisi için yeni azot içeren trisiklik kinaz inhibitörlerinin hazırlanmasında kullanılabilen pirrol halkası ve pirazin halkasıdır¹¹.

Pilot ölçek büyütme, laboratuvar pilot çalışması tarafından belirlenen proses rotasının ve koşullarının orta ölçekli bir ölçek büyütmesidir (50x-100x), ardından en iyi endüstriyel üretim ve işletme koşullarını belirlemek için proses testi, endüstriyel araştırma ve optimizasyon¹².

Şu anda, bu ara bileşik (ACT051-3) için laboratuvar sentez yolları bildirilmiştir, ancak düşük verim, karmaşık reaksiyonlar ve yüksek ekipman gereksinimleri sorunları nedeniyle yalnızca küçük ölçekte gerçekleştirilmiştir ve bunlar hala optimize edilecek çok fazla alana sahiptir^11,13,14,15. Bununla birlikte, şu anda ACT051-3 ara bileşiğinin pilot ölçek büyütme ve endüstriyel üretimi için herhangi bir proses rotası bildirilmemiştir.

Bu nedenle, bu çalışmada, daha iyi bildirilen laboratuvar sentetik yollarına atıfta bulunarak, ACT051-3 bileşiğinin pilot ölçek büyütme ve üretim rotasını araştırdık. Orijinal laboratuvar sentez yolu ile karşılaştırıldığında, reaksiyon koşullarında birçok uygun ayarlama ve iyileştirme yapılmış ve reaksiyon sonuçlarını etkileyebilecek diğer faktörler araştırılmıştır. Son olarak, optimum rota için en uygun proses parametreleri belirlendi ve ACT051-3'ün pilot ölçek büyütmesi ve üretimi için uygun, kullanımı kolay, düşük maliyetli ve çevre dostu bir proses rotası elde ettik.

1. ACT051-2 ve ACT051-3 bileşiklerinin pilot ölçekli sentezi

1. 2-bromo-5-tosyl-5H-pyrrolo[2,3-b]pyrazine sentezi (ACT051-2)
   1. Yuvarlak tabanlı bir şişede, 50.0 g bileşik 2-bromo-5H-pirolo [2,3-b] pirazin (ACT051-1; 0.25 M) 15 mL N, N-dimetilformamid (DMF; 3 V) içinde çözün.
   2. Azot koruması altındaki reaksiyon çözeltisine 65.3 g diizopropiletilamin (DIPEA; 0.51 M) ekleyin (bir gaz ve nem bariyeri sağlayın) ve sıcaklığı soğuk su banyosundan 0-5 ° C'ye soğutun. Azot koruması için, reaktörün basıncını -0.75--0.8 MPa'ya pompalayın, ardından basıncı 0.1 MPa'da dengelemek için_N2'yi geçin.
   3. 12 mL DMF (0.32 M) içinde çözünmüş 60.20 g TsCl ekleyin. Ilık su banyosundan sıcaklığı 20-30 ° C'ye yükseltin ve yaklaşık 1 saat karıştırın. Karışıma soğuk su (600.0 mL, 0-10 °C) ekleyin ve 1 saat daha karıştırın.
   4. Filtre kağıdı ile doldurulmuş bir zımpara tahtası ile cam bir huni kullanarak ürünü vakum altında filtreleyin. Birkaç kez suyla (200.0 mL) yıkayın ve% 78'lik bir verime sahip soluk sarı bir katı (ACT051-2) elde etmek için elektrikli bir termostatik kurutma fırını kullanarak kurutun.
2. Tert-bütil (5-toluensülfonil-5H-pirrol [2,3-b] pirazin-2-il) karbamat sentezi (ACT051-3)
   1. 176.11 g ACT051-2'yi 366.31 g 1,4-dioksan içinde üç portlu yuvarlak tabanlı bir şişede çözün.
   2. Çözeltiye 65.75 g tert-bütil karbamat, 138.21 g granüler potasyum karbonat (2.0 eq), 11.57 g ksanfos (0.04 eq) ve 2.25 g Pd (OAc)₂ (ağırlıkça% 1.28) ekleyin.
   3. Karışımı 105 ° C'ye ısıtın ve azot atmosferi altında 7 saat karıştırın. Karışımın oda sıcaklığına soğumasını bekleyin ve ürünü bir Buchner hunisi ile filtreleyin (filtre kağıdı açıklığı 80-120 μm'dir).
   4. Filtre kalıntısını etil asetat (200 mL) ile yıkayın. Ürünü -0,095 MPa basınç değeri ile 50-60 ° C'de düşük basınç altında konsantre etmek için sirkülasyonlu bir su vakum pompası kullanın. Basıncı korumak ve koyu kahverengi bir yağ elde etmek için pompayı çalışır durumda tutun.
   5. Ham ürünü kolon kromatografisi ile saflaştırın, petrol eteri ve etil asetat (V / V, 10/1) ile salınım yaparak hedef bileşiği% 93.5'lik bir verime sahip beyaz bir katı olarak elde edin.

2. ACT051-2 ve ACT051-3 bileşiklerinin pilot ölçek büyütme sentezi

1. 2-bromo-5-tosyl-5H-pyrrolo[2,3-b]pyrazine'in pilot ölçek büyütme sentezi (ACT051-2)
   1. Üç portlu yuvarlak tabanlı bir şişeye 1,0 kg ACT051-1 (5,05 M) ve 1,305 kg DIPEA (10,1 M) ekleyin. Şişeye 3 L DMF (3 V) ekleyin ve katıyı çözün. Reaksiyon karışımını 35 °C'ye ısıtın.
   2. Reaksiyon çözeltisine 1.203 kg TsCl (6.31 M) ekleyin ve 1 saat karıştırın. Reaksiyonun tamamlanması ince tabaka kromatografisi (TLC) ve yüksek performanslı sıvı kromatografisi (HPLC) ile doğrulanana kadar karışımı karıştırın. Kısacası, az miktarda reaksiyon ürünü alın ve bunu TLC izlemeye tabi tutun. TLC neredeyse hiç hammadde kalmadığını gösterdiğinde, numuneyi HPLC merkezi kontrolüne gönderin ve hammaddeye reaksiyonu veya ürün oranını 0.1 / 99.9 olarak tespit edin.
   3. 8.4 L soğuk suya dökün ve 0.5 saat daha karıştırın. Tüm sıvıları bir Buchner hunisi ile filtreleyin (filtre kağıdı açıklığı 80-120 μm'dir) ve ham ürünü 600 mL su ile durulayın.
   4. Elde edilen ürünü elektrikli termostatik etüv fırını kullanarak gece boyunca 70 ° C'de kurutun ve% 94.9 verime sahip bir ürün elde edin.
2. Tert-bütil (5-toluensülfonil-5H-pirrol [2,3-b] pirazin-2-il) karbamatın (ACT051-3) pilot ölçek büyütme sentezi
   1. Reaksiyon su ısıtıcısına 3.31 L tert-amil alkol ve 4.97 L toluen (V / V, 2/3) ekleyin.
   2. Çözeltiye 1.66 kg ACT051-2, 0.83 kg tert-bütil karbamat, 1.301 kg toz potasyum karbonat, 0.11 kg ksantos ve 0.31 kg DIPEA ekleyin.
   3. Adım 1.1.2'de olduğu gibi azotu üç kez boşaltın, bu 3x'i tekrarlayın ve azot koruması altındaki reaksiyon çözeltisine 10 g Pd(OAc)₂ (ağırlıkça %0,60) ekleyin.
   4. Reaksiyon karışımını 90 ° C'ye ısıtın ve 4 saat karıştırın. Karışımı 40 °C veya altına soğutun.
   5. Reaksiyon çözeltisini, filtre yardımcısı olarak diyatomit kullanarak ve filtre kekini tolüen ile yıkayarak bir Buchner hunisiyle (filtre kağıdı açıklığı 80-120 μm'dir) filtreleyin.
   6. Filtreyi toplayın ve konsantre edin. Filtreyi -0,095 MPa basınç değeri ile 50-60 ° C'de düşük basınç altında konsantre etmek için sirkülasyonlu bir su vakum pompası kullanın. Basıncı korumak için pompayı çalışır durumda tutun.
   7. 300 mL heptan ekleyin ve 20 dakika karıştırın. Reaksiyon çözeltisini bir Buchner hunisi ile tekrar filtreleyin (filtre kağıdı açıklığı 80-120 μm'dir) ve ham ürünü heptan ile durulayın (50 mL, üç kez). Kurutun ve% 96.3'lük bir verimle ürünü elde edin.

3. ACT051-2 ve ACT051-3 bileşiklerinin endüstriyel üretimi

1. 2-bromo-5-tosyl-5H-pyrrolo[2,3-b]pyrazine endüstriyel üretimi (ACT051-2)
   1. Reaktörün temiz ve susuz olduğunu onaylayın ve karıştırma cihazının açılırken ses çıkarmadığından ve reaktörün alt tahliye vanasının kapatıldığından emin olun.
   2. 2.000 L emaye reaktörüne 355,50 kg DMF (3 V) ekleyin ve karıştırmaya başlayın. Çözeltiye 125,04 kg ACT051-1 (1,0 eq) ve 164,8 kg DIPEA (2,0 eq) ekleyin.
   3. Azot koruması altında sıcaklığı 20-25 °C'ye düşürün. 3 saat içinde 10 parti halinde 25-35 °C'de 150,22 kg TsCl (1,25 eq) ekleyin.
   4. Karışımın 25-35 ° C'de kalmasına izin verin ve 2 saat boyunca karıştırın. Başka bir 2.000 L reaktörde 750,20 kg soğuk su (3-4 ° C) hazırlayın.
   5. HPLC ile reaksiyonu izleyin ve kalan hammadde% 0,5 olduğunda reaksiyonun tamamlandığını onaylayın.
   6. Soğuk suyu (3-4 °C) reaksiyon karışımına ekleyin ve 15-30 °C'de 1,5 saat boyunca karıştırın. Filtratı toplayın ve nötr hale gelene kadar suyla (250-500 kg, 2-4 V) durulayın (pH kağıdı kullanılarak test edilmiştir).
   7. % 95.5 verime sahip açık kahverengi bir katı elde etmek için ürünü 60-65 ° C'de 30.5 saat kurutun.
2. Tert-bütil (5-toluensülfonil-5H-pirrol [2,3-b] pirazin-2-il) karbamatın endüstriyel üretimi (ACT051-3)
   1. Reaktörün temiz ve susuz olduğunu onaylayın ve karıştırma cihazının normal olduğundan ve reaktörün alt tahliye vanasının kapalı olduğundan emin olun.
   2. 2.000 L emaye reaktörüne 340,10 kg tert-amil alkol (2 V) ve 552,50 kg toluen (3 V) ekleyin ve karıştırmaya başlayın.
   3. Çözeltiye 212.40 kg ACT051-2 (1.0 eq), 106.00 kg tert-bütil karbamat (1.5 eq), 166.70 kg toz potasyum karbonat (2.0 eq), 14.10 kg ksanthos (0.04 eq), 39.40 kg DIPEA (0.5 eq) ve 1.06 kg Pd(OAc)₂ (ağırlıkça %0.5) ekleyin.
   4. Azotu dört kez değiştirin, karışımın azot koruması altında 85-95 ° C'ye ısınmasına izin verin ve 3 saat karıştırın. HPLC ile reaksiyonu izleyin ve kalan hammadde% 0.44 olduğunda reaksiyonun tamamlandığını onaylayın.
   5. Reaksiyon sıcaklığını 20-30 ° C'ye soğutun. Çözeltiyi gruplar halinde toplayın ve 30 dakika boyunca 125 L'lik plastik bir kovaya yerleştirin.
   6. Reaksiyon çözeltisini, filtre yardımı olarak diyatomit kullanarak ve filtre kekini toluen (185.20-370.40 kg, 1-2 V) ile yıkayarak kimyasal bir emme filtresi varili (filtre torbası açıklığı 10-15 μm'dir) ile filtreleyin.
   7. Filtreyi bir emaye kapta toplayın ve -0.095 MPa basınç değeri ile 10 saat boyunca 55-65 ° C'de düşük basınç altında sirkülasyonlu bir su vakum pompası kullanın. Basıncı korumak ve ürün bileşiğini viskoz bir sıvı olarak elde etmek için pompayı çalışır durumda tutun.
   8. Toluen pompalayarak ve reaksiyona devam ederek ürünü iki kez buharlaştırın. Nihai ürünü 4 saat konsantre edin. Elde edilen ürünü,% 98.5'lik bir verime sahip bir katı elde etmek için heptan ve etil asetat (V / V, 10/1-3 / 1) ile salınan kolon kromatografisi ile saflaştırın.

Bu çalışma, Upatinib'in önemli ara maddesi ACT051-3 için ölçeklendirilmiş sentez sürecini sağlamaktadır (Şekil 1 ve Şekil 2). Protokol bölümü (adım 1-3) özellikle ACT051-2 bileşiğinin gram dereceli sentezini, pilot ölçekli kilogram dereceli sentezini ve ölçek büyütme üretim adımını ve ara ACT051-3'ü gösterir.

ACT051-2 bileşiği için en uygun rotanın araştırılması sırasında, Tablo 1'de gösterildiği gibi, katı TsCl'nin reaksiyonda sıvı TsCl'den (DMF'de çözünmüş, protokolün 3.1. adımı) daha fazla yer aldığı ve DMF miktarını yaklaşık üç kat azalttığı bulunmuştur. Ek olarak, TsCl 0-5 ° C'den 23-35 ° C'ye ( Tablo 2'de gösterilmiştir) eklendiğinde karışık çözeltinin sıcaklığı artırılarak ürün verimi% 97.49'dan% 98.44'e çıkarılmıştır. Ayrıca, arıtma sonrası su tüketimi ile ilgili deneyler yapılmıştır. Tablo 3'te gösterildiği gibi, su tüketiminde 2,5 kat azalmadan sonra (15 mL/g ACT051-2'den 6 mL/g ACT051-2'ye), reaksiyon verimi %2,5 oranında azalmıştır, ancak atık çözelti üretimi azalmıştır ve reaksiyon verimliliği önemli ölçüde artmıştır.

Ara ACT051-3 için optimize edilmiş proses rotasını elde etmek için bir dizi deneysel koşul geliştirilmiştir. Tablo 4'te gösterildiği gibi, reaksiyona DIPEA sokularak ve reaksiyon çözücüsünün tert-amil alkol / toluen (V / V, 2/3) ile değiştirilmesiyle, Pd (OAc) 2 miktarı 2,5 kat azaltıldı (ağırlıkça% 1.28'den% 0.5'e), bu da üretim maliyetini önemli ölçüde düşürdü ve üretimi ölçeklendirmenin fizibilitesini daha da artırdı. Ek olarak, reaksiyonda yer alanK2CO 3'ün durumunu değiştirerek, reaksiyon süresi 7 saatten3.5 saate düşürüldü, bu da reaksiyon verimliliğini büyük ölçüde artırdı ( Tablo 5'te

Yazarların açıklayacak hiçbir şeyi yok.