Name: Préparation à grande échelle d’un intermédiaire d’upatinib, ACT051-3 (Vidéo) | JoVE Journal
Uploaded: 2023-04-07T14:00:00.000+00:00
Duration: 8 min 36 s
Description: Découvrez la synthèse à grande échelle de l'intermédiaire ACT051-3 de l'upatinib par chimie organique. Cette méthode simple, peu coûteuse et écologique facilite le développement pharmaceutique durable.

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1. Synthèse à l’échelle pilote des composés ACT051-2 et ACT051-3
<ol><li>Synthèse de la 2-bromo-5-tosyl-5H-pyrrolo[2,3-b]pyrazine (ACT051-2)<ol><li>Dans une fiole à fond rond, dissoudre 50,0 g du composé 2-bromo-5H-pyrrolo[2,3-b]pyrazine (ACT051-1; 0,25 M) dans 15 mL de N,N-diméthylformamide (DMF; 3 V).</li>
		<li>Ajouter 65,3 g de diisopropyléthylamine (DIPEA; 0,51 M) à la solution réactionnelle sous protection à l’azote (fournir une barrière contre les gaz et l’humidité) et refroidir la température à 0-5 °C au bain-marie. Pour la protection de l’azote, pomper la pression du réacteur à -0,75-0,8 MPa, puis passer N2 pour équilibrer la pression à 0,1 MPa.</li>
		<li>Ajouter 60,20 g de TsCl dissous dans 12 mL de DMF (0,32 M). Augmenter la température à 20-30 °C à travers le bain-marie tiède et remuer pendant environ 1 h. Ajouter de l’eau froide (600,0 mL, 0-10 °C) au mélange et remuer encore 1 h.</li>
		<li>Filtrer le produit sous vide à l’aide d’un entonnoir en verre muni d’une planche à poncer rembourrée de papier filtre. Laver à l’eau (200,0 mL) plusieurs fois et sécher à l’aide d’un four de séchage thermostatique électrique pour obtenir un solide jaune pâle (ACT051-2) avec un rendement de 78%.</li>
	</ol></li>
	<li>Synthèse du tert-butyl (5-toluènesulfonyl-5H-pyrrole [2,3-b]pyrazine-2-yl) carbamate (ACT051-3)<ol><li>Dissoudre 176,11 g d’ACT051-2 dans 366,31 g de 1,4-dioxane dans une fiole à fond rond à trois orifices.</li>
		<li>Ajouter 65,75 g de carbamate de tert-butyle, 138,21 g de carbonate de potassium granulaire (2,0 eq), 11,57 g de xantphos (0,04 eq) et 2,25 g de(OAc)2 (1,28 % poids humide) à la solution.</li>
		<li>Chauffer le mélange à 105 °C et agiter pendant 7 h sous atmosphère d’azote. Laisser refroidir le mélange à température ambiante et filtrer le produit avec un entonnoir Buchner (l’ouverture du papier filtre est de 80-120 μm).</li>
		<li>Laver le résidu filtrant avec de l’acétate d’éthyle (200 mL). Utilisez une pompe à vide à eau de circulation pour concentrer le produit sous pression réduite à 50-60 °C avec une valeur de pression de -0,095 MPa. Maintenez la pompe en marche pour maintenir la pression et obtenir une huile brun foncé.</li>
		<li>Purifier le produit brut par chromatographie sur colonne, en éluant avec de l’éther de pétrole et de l’acétate d’éthyle (V/V, 10/1) pour obtenir le composé cible sous forme de solide blanc avec un rendement de 93,5%.</li>
	</ol></li>
</ol>2. Synthèse pilote à grande échelle des composés ACT051-2 et ACT051-3
<ol><li>Synthèse pilote à grande échelle de la 2-bromo-5-tosyl-5H-pyrrolo[2,3-b]pyrazine (ACT051-2)<ol><li>Ajouter 1,0 kg d’ACT051-1 (5,05 M) et 1,305 kg de DIPEA (10,1 M) dans une fiole à fond rond à trois orifices. Ajouter 3 L de DMF (3 V) dans la fiole et dissoudre le solide. Chauffer le mélange réactionnel à 35 °C.</li>
		<li>Ajouter 1,203 kg de TsCl (6,31 M) à la solution réactionnelle et agiter pendant 1 h. Remuer le mélange jusqu’à ce que la fin de la réaction soit confirmée par chromatographie sur couche mince (CCM) et chromatographie liquide à haute performance (CLHP). En bref, prenez une petite quantité de produit de réaction et soumettez-le à une surveillance TLC. Lorsque le TLC montre qu’il ne reste presque plus de matière première, envoyez l’échantillon à la commande centrale HPLC et détectez la réaction à la matière première ou le rapport produit à 0,1/99,9.</li>
		<li>Verser 8,4 L d’eau froide et remuer encore 0,5 h. Filtrer tous les liquides avec un entonnoir Buchner (l’ouverture du papier filtre est de 80-120 μm) et rincer le produit brut avec 600 ml d’eau.</li>
		<li>Sécher le produit obtenu à 70 °C pendant une nuit à l’aide d’une étuve de séchage thermostatique électrique et obtenir un produit avec un rendement de 94,9%.</li>
	</ol></li>
	<li>Synthèse pilote à grande échelle du tert-butyl (5-toluènesulfonyl-5H-pyrrole [2,3-b] pyrazine-2-yl) carbamate (ACT051-3)<ol><li>Ajouter 3,31 L d’alcool tert-amylique et 4,97 L de toluène (V/V, 2/3) à la bouilloire réactionnelle.</li>
		<li>À la solution, ajouter 1,66 kg d’ACT051-2, 0,83 kg de carbamate de tert-butyle, 1,301 kg de carbonate de potassium en poudre, 0,11 kg de xantphos et 0,31 kg de DIPEA.</li>
		<li>Évacuer l’azote trois fois, comme à l’étape 1.1.2, répéter ce 3x, et ajouter 10 g de(OAc)2 (0,60% pt) à la solution réactionnelle sous protection azotée.</li>
		<li>Chauffer le mélange réactionnel à 90 °C et agiter pendant 4 h. Refroidir le mélange à 40 °C ou moins.</li>
		<li>Filtrer la solution réactionnelle avec un entonnoir Buchner (l’ouverture du papier filtre est de 80-120 μm) en utilisant la diatomite comme auxiliaire filtrant et laver le gâteau de filtration avec du toluène.</li>
		<li>Recueillir et concentrer le filtrat. Utiliser une pompe à vide à eau circulante pour concentrer le filtrat sous pression réduite à 50-60 °C avec une valeur de pression de -0,095 MPa. Maintenez la pompe en marche pour maintenir la pression.</li>
		<li>Ajouter 300 ml d’heptane et remuer pendant 20 min. Filtrer à nouveau la solution réactionnelle avec un entonnoir Buchner (l’ouverture du papier filtre est de 80-120 μm) et rincer le produit brut avec de l’heptane (50 mL, trois fois). Sécher et obtenir le produit avec un rendement de 96,3%.</li>
	</ol></li>
</ol>3. Production industrielle des composés ACT051-2 et ACT051-3
<ol><li>Production industrielle de 2-bromo-5-tosyl-5H-pyrrolo[2,3-b]pyrazine (ACT051-2)<ol><li>Confirmer que le réacteur est propre et exempt d’eau, et assurez-vous que le dispositif de mélange ne fait aucun bruit lors de la mise en marche et que la soupape de décharge inférieure du réacteur a été fermée.</li>
		<li>Ajouter 355,50 kg de DMF (3 V) dans le réacteur en émail de 2 000 L et commencer à agiter. Ajouter 125,04 kg d’ACT051-1 (1,0 eq) et 164,8 kg de DIPEA (2,0 eq) à la solution.</li>
		<li>Abaissez la température à 20-25 °C sous protection contre l’azote. Ajouter 150,22 kg de TsCl (1,25 eq) à 25-35 °C en 10 lots en 3 h.</li>
		<li>Laisser le mélange rester à 25-35 °C et agiter pendant 2 h. Préparer 750,20 kg d’eau froide (3-4 °C) dans un autre réacteur de 2 000 L.</li>
		<li>Surveiller la réaction par CLHP et confirmer l’achèvement de la réaction lorsque la matière première restante est de 0,5%.</li>
		<li>Ajouter l’eau froide (3-4 °C) au mélange réactionnel et agiter à 15-30 °C pendant 1,5 h. Recueillir le filtrat et rincer à l’eau (250-500 kg, 2-4 V) jusqu’à ce qu’il devienne neutre (testé avec du papier pH).</li>
		<li>Sécher le produit à 60-65 °C pendant 30,5 h pour obtenir un solide brun clair avec un rendement de 95,5%.</li>
	</ol></li>
	<li>Production industrielle de tert-butyl (5-toluènesulfonyl-5H-pyrrole [2,3-b]pyrazine-2-yl) carbamate (ACT051-3)<ol><li>Confirmer que le réacteur est propre et exempt d’eau, et assurez-vous que le dispositif de mélange est normal et que la soupape de décharge inférieure du réacteur a été fermée.</li>
		<li>Ajouter 340,10 kg d’alcool tert-amylique (2 V) et 552,50 kg de toluène (3 V) dans un réacteur émail de 2 000 L et commencer à agiter.</li>
		<li>Ajouter 212,40 kg d’ACT051-2 (1,0 eq), 106,00 kg de carbamate de tert-butyle (1,5 eq), 166,70 kg de carbonate de potassium en poudre (2,0 eq), 14,10 kg de xantphos (0,04 eq), 39,40 kg de DIPEA (0,5 eq) et 1,06 kg de(OAc)2 (0,5 % poids) à la solution.</li>
		<li>Remplacez l’azote quatre fois, laissez chauffer le mélange à 85-95 °C sous protection contre l’azote et remuez pendant 3 h. Surveiller la réaction par CLHP et confirmer l’achèvement de la réaction lorsque la matière première restante est de 0,44%.</li>
		<li>Refroidir la température de réaction à 20-30 °C. Recueillir la solution par lots et la placer dans un seau en plastique de 125 L pendant 30 min.</li>
		<li>Filtrer la solution réactionnelle avec un baril filtrant à aspiration chimique (l’ouverture du sac filtrant est de 10-15 μm) en utilisant de la diatomite comme auxiliaire filtrant et laver le gâteau de filtration avec du toluène (185,20-370,40 kg, 1-2 V).</li>
		<li>Recueillir le filtrat dans un récipient en émail et utiliser une pompe à vide à eau de circulation sous pression réduite à 55-65 °C pendant 10 h avec une valeur de pression de -0,095 MPa. Maintenez la pompe en marche pour maintenir la pression et obtenir le composé du produit sous forme de liquide visqueux.</li>
		<li>Évaporer le produit deux fois en pompant du toluène et en poursuivant la réaction. Concentrer le produit final pendant 4 h. Purifier le produit obtenu par chromatographie sur colonne, en éluant avec de l’heptane et de l’acétate d’éthyle (V/V, 10/1-3/1), pour obtenir un solide avec un rendement de 98,5%.</li>
	</ol></li>
</ol>

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<li>Zhou, T., Ji, C. L., Hong, X., Szostak, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Palladium-catalyzed+decarbonylative+Suzuki-Miyaura+cross-coupling+of+amides+by+carbon-nitrogen+bond+activation%5BTitle%5D)+AND+%22Chemical+Science%22%5BJournal%5D)">Palladium-catalyzed decarbonylative Suzuki-Miyaura cross-coupling of amides by carbon-nitrogen bond activation.</a> Chemical Science. 10 (42), 9865-9871 (2019).</li>
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</ol>

Les auteurs n’ont rien à divulguer.

Les conditions de réaction de synthèse, y compris la température de réaction, le temps, la sélection des réactifs réactionnels et le rapport des matériaux, affectent la faisabilité de la réaction, les rendements, la pureté et le coût de production, en particulier pour la production à grande échelle.
Dans la synthèse en laboratoire d’ACT051-2, TsCl sous forme liquide (dissous dans le DMF; étape 1.1.3) peut être utilisé dans la réaction; cependant, il ne convient pas à la synthèse pilote à l’éch...

L’upatinib est devenu un inhibiteur de Janus kinase 1 (JAK1) mondialement populaire pour le traitement des troubles immunitaires au cours des dernières années 1,2. Ce médicament a démontré des effets thérapeutiques significatifs sur le rhumatisme psoriasique (RP)3,4, la polyarthrite rhumatoïde (PR)5,6,7 et la dermatite atopique (AD)8,9. De plus, en raison de sa sélectivité élevée10, Upatinib dispose d’un large éventail d’applications cliniques. Le tert-butyl (5-tosyl-5h-pyrolo [2,3-b] pyrazin-2-yl) carbamate (ACT051-3) est un intermédiaire important de l’upatinib. Ses principaux composants structurels sont le cycle pyrrole et le cycle pyrazine, qui peuvent être utilisés dans la préparation de nouveaux inhibiteurs de kinases tricycliques contenant de l’azote pour le traitement des maladies immunitaires et tumorales11.
La mise à l’échelle pilote est une mise à l’échelle de taille moyenne (50x-100x) de la route et des conditions du procédé déterminées par l’étude pilote en laboratoire, suivie d’essais de procédé, d’une enquête industrielle et d’une optimisation pour déterminer les meilleures conditions de production et d’exploitationindustrielles 12.
À l’heure actuelle, les voies de synthèse en laboratoire pour ce composé intermédiaire (ACT051-3) ont été rapportées, mais elles n’ont été effectuées qu’à petite échelle en raison de problèmes de faible rendement, de réactions complexes et d’exigences élevées en équipement, qui ont encore beaucoup de place pour être optimisées11,13,14,15. Cependant, aucune voie de traitement n’a été signalée pour la mise à l’échelle pilote et la production industrielle du composé intermédiaire ACT051-3 à l’heure actuelle.
Par conséquent, dans cette étude, nous avons étudié la mise à l’échelle pilote et la voie de production du composé ACT051-3, en référence aux voies synthétiques de laboratoire les mieux rapportées. Par rapport à la voie de synthèse initiale en laboratoire, de nombreux ajustements et améliorations appropriés ont été apportés aux conditions de réaction, et d’autres facteurs susceptibles d’affecter les résultats de la réaction ont été étudiés. Enfin, les paramètres de procédé les plus appropriés pour l’itinéraire optimal ont été identifiés et nous avons obtenu un itinéraire de processus simple à utiliser, peu coûteux et respectueux de l’environnement, adapté à la mise à l’échelle pilote et à la production d’ACT051-3.

<table><tbody><tr><td>2-bromo-5H-pyrrolo[2,3-b]pyrazine</td><td>Nanjing Cook Biotechnology Co., Ltd.</td><td></td><td></td>19120110</tr><tr><td>1,4-dioxane</td><td>Liaoning cook Biotechnology Co., Ltd</td><td>Réactif</td><td></td>général</tr><tr><td>1H RMN</td><td></td><td>Bruker AVIII 500</td><td></td></tr><tr><td>37 % chlorure acide qualité moléculaire</td><td>NEON</td><td>02618 NEON</td><td></td></tr><tr><td>4-toluènesulfonyl chlorure (TsCl)</td><td>Nanjing Cook Biotechnology Co., Ltd.</td><td>AR A2010137</td><td></td></tr><tr><td>Anti-Poulet IgY (H+L), hautement adsorbé croisé, CF&amp;nbsp ; Anticorps 488A produit chez l’âne</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>SAB4600031</td><td></td></tr><tr><td>IgG anti-souris (H+L), F(ab&amp;prime ;)2</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>SAB4600388</td><td></td></tr><tr><td>BD FACSCanto II</td><td>BD Biosciences</td><td>BF-FACSC2</td><td></td></tr><tr><td>BD FACSDiva CS&amp; T perles de recherche (CS&amp; T perles de recherche)</td><td>BD Biosciences</td><td>655050</td><td></td></tr><tr><td>BD FACSDiva software 7.0</td><td>BD Biosciences</td><td>655677</td><td></td></tr><tr><td>Albumine sérique bovine</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>A4503</td><td></td></tr><tr><td>Centrifugeuse 5702 R</td><td>Eppendorf</td><td>Z606936</td><td></td></tr><tr><td>Pompe à vide à eau circulante</td><td>Guangzhou Zhiyan Instrument Co., Ltd</td><td>SHZ-D(<img alt="Équation 1 » src=" style="marge : auto ; ">)</td><td></td></tr><tr><td>Latex CML, 4 % p/v</td><td>Invitrogen</td><td>C37253</td><td></td></tr><tr><td>Diatomite</td><td>Guangzhou Qishuo Chemical Co., Ltd.</td><td>/</td><td></td></tr><tr><td>Séchoir sous vide rotatif à double cône</td><td>Jiangsu Yang-Yang Chemical Equipment Plant Inc</td><td>Bouilloire</td> émaillée Jiangsu <td></td></tr><tr><td></td><td>Yang-Yang Chemical Equipment Plant Inc</td><td>CS-03-002</td><td>1000L / 2000L</td></tr><tr><td>heptane</td><td>Nanjing Cook Biotechnology Co., Ltd.</td><td>Réactif</td><td></td>général</tr><tr><td>HPLC</td><td>Guangzhou aoyi Technology Trading Co., Ltd</td><td>LC-2030C 3D</td><td></td></tr><tr><td>Évaporateurs rotatifs à grande échelle</td><td>Guangzhou Xingshuo Instrument Co., Ltd.</td><td>RE-2002</td><td></td></tr><tr><td>Bain réactionnel d’agitation à basse température et à température constante</td><td>Guangzhou Yuhua Instrument Co., Ltd</td><td>XHDHJF-3005</td><td></td></tr><tr><td>Pompe de circulation de liquide de refroidissement à basse température</td><td>Guangzhou Jincheng Scientific Instrument Co., Ltd</td><td>XHDLSB-5/25</td><td></td></tr><tr><td>Megafuge 8R</td><td>Thermo Scientific</td><td>TS-HM8R</td><td></td></tr><tr><td>N, N-Diisopropyl ethylamine (DIPEA)</td><td>Apicci Pharm</td><td>Réactif</td><td></td>général</tr><tr><td>N-diméthylformamide (DMF)</td><td>Guangzhou bell Biotechnology Co., Ltd</td><td>Réactif</td><td></td>général</tr><tr><td>Acide octanoïde</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>O3907</td><td></td></tr><tr><td>(OAc)2</td><td>Xi’an Catalyst New Materials Co.,ltd.</td><td></td><td></td>200704</tr><tr><td>Saline tamponnée au phosphate</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>1003335620</td><td></td></tr><tr><td>carbonate de potassium (K2CO3)</td><td>Guangzhou Zhonghua Trade Co., Ltd.</td><td>Réactif</td><td></td>général</tr><tr><td>Alcool tert-amylique</td><td>Nanjing Cook Biotechnology Co., Ltd.</td><td>Réactif</td><td></td>général</tr><tr><td>carbamate de tert-butyle</td><td>Nanjing Cook Biotechnology Co., Ltd.</td><td>Réactif</td><td></td>général</tr><tr><td>Thermo Mixer Chaleur/Froid</td><td>KASVI</td><td>K80-120R</td><td></td></tr><tr><td>toluène</td><td>Liaoning cuisinier Biotechnology Co., Ltd</td><td>Réactif</td><td></td>général</tr><tr><td>Four de séchage sous vide</td><td>Guangzhou Yuhua Instrument Co., Ltd</td><td>DZF-6090</td><td></td></tr><tr><td>Eau</td><td>/</td><td>/</td><td></td></tr><tr><td>Xantphos</td><td>Liaoning cuisinier Biotechnology Co., Ltd</td><td>Asp20-44892</td><td></td></tr></tbody></table>

préparation à grande échelle d’un intermédiaire d’upatinib, act051-3

Scaled-Up Preparation of an Intermediate of Upatinib, ACT051-3

Upatinib, un inhibiteur de Janus kinase, a été développé par une société de biotechnologie pour traiter les maladies immunitaires. Le composé tert-butyl (5-toluènesulfonyl-5h-pyrrole [2,3-b] pyrazine-2-yl) carbamate (ACT051-3) est un intermédiaire important de l’upatinib. À ce jour, la production industrielle stable de ce composé intermédiaire (ACT051-3) n’a pas été signalée. Dans cette étude, nous avons décrit la méthode et le processus de synthèse spécifiques du composé ACT051-3 en termes de synthèse en laboratoire, de mise à l’échelle pilote et de production industrielle. Au cours de l’exploration de la voie de traitement pour ACT051-3, de nombreux ajustements et améliorations appropriés ont été apportés aux conditions de réaction, conduisant finalement au développement réussi du procédé de production industrielle optimal pour ACT051-3. Le temps de réaction a été presque doublé en changeant l’état du carbonate de potassium impliqué dans la réaction, ce qui a grandement amélioré l’efficacité de la réaction. De plus, en introduisant la N,N-diisopropyléthylamine (DIPEA) dans la réaction, la quantité du catalyseur coûteux(OAc)2 a été réduite de 2,5 fois, ce qui a considérablement réduit les coûts de production, confirmant la faisabilité de cette voie de traitement et de la production industrielle d’ACT051-3, et satisfaisant la demande du marché pour cet important intermédiaire.

Cette étude fournit le processus de synthèse à grande échelle pour l’important intermédiaire ACT051-3 de l’upatinib (Figure 1 et Figure 2). La section du protocole (étapes 1 à 3) montre spécifiquement la synthèse grammaticale, la synthèse à l’échelle pilote en kilogramme et l’étape de production à grande échelle du composé ACT051-2 et de l’intermédiaire ACT051-3.
Au cours de l’exploration de la voie optimale pour le c...

Nous présentons ici un protocole pour la synthèse à grande échelle du tert-butyl intermédiaire (5-toluènesulfonyl-5h-pyrrole [2,3-b] pyrazine-2-yl) carbamate (ACT051-3) de l’upatinib.

Préparation à grande échelle d’un intermédiaire d’upatinib, ACT051-3

Upatinib, a Janus kinase inhibitor drug, was developed by a biotech company to treat immune diseases. The compound tert-butyl ...

Ici, un protocole pour la synthèse à grande échelle d’un intermédiaire de l’upatinib, ACT051-3, est présenté. Cette méthode est simple à utiliser, peu coûteuse et respectueuse de l’environnement. Pour commencer, préparer ACT051-2 en dissolvant 50 grammes du composé 2-bromo-5-tosyl-5H-pyrrolo[2,3-b]pyrazine dans 15 millilitres de N, N-diméthylformamide ou DMF dans une fiole à fond rond.Ajouter 65,3 grammes de diisopropyléthylamine à la solution de réaction sous protection azotée et refroidir la température à 0 à 5 degrés Celsius au bain-marie. Ajouter 60,2 grammes de chlorure de para-toluène sulfonyle, ou TsCL, dissous dans 12 millilitres de DMF, et augmenter la température à 20 à 30 degrés Celsius par le bain-marie d’eau chaude. Remuer pendant environ 1 heure.Ajouter 600 millilitres d’eau froide au mélange et remuer pendant encore 1 heure. Filtrer le produit sous vide à l’aide d’un entonnoir en verre muni d’une planche à poncer rembourrée de papier filtre. Laver plusieurs fois avec 200 millilitres d’eau et sécher à l’aide d’une étuve thermostatique électrique pour obtenir un solide jaune pâle ACT051-2 avec un rendement de 78%Pour la synthèse d’ACT051-3, dissoudre 176,11 grammes d’A

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Préparation à grande échelle d’un intermédiaire d’upatinib, ACT051-3

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