镍催化硼化:鲜有报道的放大工艺案例(上)

文摘   2025-01-02 07:01   天津  
文献信息显示,这是第一个报道的镍催化制备硼酯的放大案例

BMS-986166的结构和逆合成策略如下
  • 化合物B(磺酸酯底物)先制备硼酯,再化合物C(磺酸酯底物)偶联得到目标物

化合物A的合成策略
  • 以经典的钯催化偶联方法制备硼酯,HTE后,效果不好,主要副产物是脱磺酸酯杂质D;尝试采用镍催化进行偶联。

第一轮镍催化的HTE研究
  • 镍(硝酸镍)催化剂不变,溶剂不变,研究了碱、配体、以及两种硼酯源
  • 初步选择了B2(pin)2、(iPr)2NEt、Cy-JohnPhos组合,主峰70%


第二轮镍催化的HTE研究
  • 研究了不同溶剂和温度,对反应的影响
  • 初步确认了50度,异丙醇/甲醇(异丙醇占比40%),主峰80%


后处理的研究
分离策略
  • 硼酯A在有机溶剂中溶解度好,基于反应溶剂是异丙醇/甲醇,采用水为惰性溶剂进行结晶,小心硼酯水解。
硼酯水解研究
  • 20度条件下,单纯异丙醇几乎不水解;6/1比例大约6%的酯水解;有意思的是6/3和6/5条件下,随着水的增加,硼酯水解一定时间内反而降低,可能和化合物A的浓度有关。温度70度水解速率非常快了。

结晶策略
  • 冷却诱导结晶(先降温结晶),保温陈化,再加水结晶保证收率

基于放大的研究
5g实验的信息收集
  • 反应转化可以重现;加碱过程有氢气释放;反应结束先浓缩去除一部分溶剂过程,有产物结晶析出,产出颜色不对,有镍残留。

去除镍的研究
  • 筛选对比后,去除镍效果都不错,选择更安全的柠檬酸

放大到30g的数据异常
  • 放大到30g,反应不能完全转化,需要补加Ni(NO3)2 6H2O和B2(pin)2,推测反应过程有物料降解,稳定性研究如下

解决方案和实验验证
  • 当反应物料存在降解时,加料顺序研究是常规思路,
  • 一定温度下,把硼酯源和碱放在一起,以异丙醇/甲醇的溶液形式加到其余物料的体系中,实验验证的数据信息如下

氢气释放的研究
  • 根据g级氢气的实际释放速率和释放量,预测20kg规模,预计氢气释放速率和释放量24.8 L/min with a total volume of 1025 L of H2.

氢气形成研究
  • 文献作者分析氢气的来源可能和硼酯源无关(小编见过其他文献报道,信息是氢气和硼酯源有关),从Ni(NO3)2和B2(pin)2的不稳定性(不相容性)分析,是有氢气释放的。

  • 文献研究显示氢气来源于溶剂甲醇,具体信息如下,甲酸和甲醛均有检出。

  • 加柠檬酸去除镍的研究发现,加料方式不一样,对于氢气释放结果不一样,暴漏空气的结果和脱气的结果是不一样的

  • 得到的含柠檬酸的镍母液需要处理,否则氢气释放容易引发事故。

  • 放大过程需要氮气吹扫,避免氢气聚集,稀释反应釜上层空间的氢气浓度。

第一代工艺的放大研究
  • 两批放大重现了实验室的小试结果,16kg和22kg的工艺简要信息如下,两批母液合并进行氢氧化钠淬灭处理,降低氢气释放的安全风险。

参考文献
https://doi.org/10.1021/acs.oprd.4c00454

原料药合成工艺开发
有机合成工艺文献分享和总结;有机合成工艺经验分享和交流;原料药研发的法规指导文件交流
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