AZD5069:磺酰胺Ullmann反应的放大生产研究

文摘   科学   2024-09-28 08:03   天津  
AZD5069关键中间体9的合成路线如下:
  • 关键的磺酰胺偶联反应(化合物11和化合物8反应),采用Buchwald反应,成本上很难控制,经对比研究确认了Ullmann反应条件,实验室转移到车间前,从生产角度进一步研究了部分参数。

工艺生产角度的研究
催化剂对氧气的耐受研究
  • 下图标识:氧气残留1%(蓝线),残留2.5%(红线),残留5%(绿线),A,B,C三点是补加催化剂过程。
上图可以看出
  • 相比低含量氧气残留的蓝线,氧气含量高的红线和绿线在200min内不能实现完全转化
  • A,B,C三点补加催化剂后,两个氧气残留较多的反应,都能完成转化,反应的补救措施有了。
  • 补加催化剂会导致杂质12和杂质14变大,但是可控
  • 实验室可以保证氧气残留很少(低于10ppm),但是生产中很难实现,按照1000ppm残留,研究催化剂的用量。
  • 从20%降低到15%,再降低到10%,目的降低杂质12和杂质14的量,实验证实工艺可接受的量是15%
  • 氮气脱气过程发现,随着反应加热,上层空间氧气含量增多,为了降低催化剂的失活时间,脱气过程在50度下进行,也就是催化剂在50度加到已经脱气的混合体系中,然后升温到90度反应。

典型反应的过程和杂质谱
  • 1.2eq.磺酰胺8,1.5eq.碳酸钾,15mol%碘化亚铜,14.5mol%配体,乙腈和乙酸正丁酯(降低后处理去除全乙腈为溶剂的压力,混合溶剂后处理直接分液)为混合溶剂,90度,氧气1000ppm。
  • 催化剂50度加完,刚升温到90度,相当于零点,转化47%(entry 1),转化很快
  • 随着反应进行转化速度减慢,大约8小时完成转化,四个杂质均在可控范围内。
  • 乌尔曼反应杂质谱
铜离子的去除
  • 二价铜离子水溶性更好,氨水络合二价铜离子,更容易去除。
  • 车间生产相比实验室,一价铜离子因为接触不到足够的氧气,体系中主要还是一价铜离子,采用硫酸铁溶液氧化,可以实现一价铜到二价铜。
  • 反应转化完成,加水溶解固体,加入硫酸铁溶液,分液,酸性会导致化合物9水解。
  • 硫酸铁溶液中加入硫酸钠溶液,可以降低化合物9的水解风险,同时还能让分液很快完成,界限更清晰。
  • 有机相中包含一些可能是铁盐的悬浮物,用硫酸钠溶液再洗涤一次,不仅能去除这些悬浮物,还能让有机相更澄清。
  • 文献提及关于铜离子的去除研究还需要进一步优化,其中采用硫酸钠溶液洗涤,这个很有意思。

Ullmann反应放大操作
投料
A solution of 11 (197.4 kg, 31% w/w in n-butyl acetate, 133.5 mol), 8 (22.6kg, 166 mol), potassium carbonate (27.5 kg, 199 mol, 325mesh), and n-butyl acetate (462 kg) was charged to the reactor and heated to 50 °C with a nitrogen purge of the headspace.
R,R-trans-N,N-dimethlycyclohexane-1,2-diamine solution (7.2kg, 27% 13 mol) and acetonitrile (10 kg) were charged to a 50 L vessel. 
Copper (I) iodide (4.1 kg, 21.5 mol) was added via a glove bag under stirring. The contents were held for 15min before being transferred to the slurry of 11/8/n-butyl acetate/base as a dump charge, followed by a line wash of n-butyl acetate (28 kg). 
保温
The contents were heated to 90 °C and held for 8 h. 
后处理
The reaction slurry was cooled to 20 °C, and water (31 kg) was added to dissolve the solids. The lower aqueous phase was separated to waste. The organic phase was washed successively with a solution of ferric sulfate (49 kg, 100 mol) and sodium sulfate (14.2 kg, 100 mol) in water (290 kg) and then with a solution of sodium sulfate (4.74 kg, 33.4 mol) in water (131 kg). A water wash (131 kg) was applied; then, the biphasic mixture was screened via an in-line filter containing harbolite before separation of the lower aqueous phase. A wash with a solution of potassium bicarbonate (3.37 kg, 33.6 mol) in water (130 kg) was followed by a screen via an in-line filter containing harbolite, followed by separation of the aqueous phase. Finally, the organic phase was washed with water (131 kg). 

参考文献
https://doi.org/10.1021/acs.oprd.1c00475

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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