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Covid重症用藥 - 2,6-二異丙基苯酚鎮靜劑的連續化合成工藝

更新時間:2022-08-04      點擊次數:2107



研究背景


C12H18O(2,6-二異丙基苯酚,化合物8)是一種用於(yu) 麻醉和重症監護醫學的靜脈藥物。在疫情大流行的高峰期,重症監護患者需要長時間持續輸注C12H18O鎮靜劑來幫助他們(men) 呼吸,需求量大於(yu) 供應量,所以其重要性變得更加明顯。


【傳(chuan) 統方法麵臨(lin) 的挑戰】

  • C12H18O的低成本、低利潤率和製造難度阻礙了製藥公司的擴大生產(chan) ;

  • 苯酚與(yu) 丙烯氣體(ti) 在路易酸催化下的傅克烷基化製備C12H18O的方法已經被廣泛的報道。然而,苛刻的反應條件、差的區位選擇性和繁瑣的精餾使得該方法對於(yu) C12H18O的連續流動多步合成缺乏吸引力。


【新工藝優(you) 勢】

  • 研究者著手開發這種通用藥物的可擴展連續流合成,以生產(chan) 這種有價(jia) 值的原料藥;

  • 考慮到C12H18O作為(wei) 乳劑靜脈注射給患者,新的合成方法可提供高純度(≥99.5%)的原料藥。


本報道采用對羥基苯甲酸作為(wei) 原料來提升傅克反應的區位選擇性,報道了一種高效的兩(liang) 步連續流動化學疊縮工藝製備高純度的C12H18O的方法。

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圖1. 連續流新工藝流程圖


研究過程

一. 傅克反應的區位選擇性及研究結果


由於(yu) 4-羥基苯甲酸的低溶解性,研究者轉用4-羥基苯甲酸甲酯作為(wei) 研究底物。盡管如此,隨著反應的進行,溶液的粘度仍會(hui) 顯著增加(與(yu) 進料罐溶液相比),所以增加一股進料,將甲苯通過T型混合器引入反應器出口,以避免反應器通道內(nei) 局部壓力過高。

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表1. 第一步傅克反應的連續化設計和研究結果


研究結果表明:

  • 將之前文獻報道的間歇反應條件在連續流動反應器上進行了測試,並沒有得到良好轉化的預期產(chan) 物(Entry 1,表1);

  • 增加硫酸的當量濃度會(hui) 增加反應的轉化率,但是停留時間的減少並不會(hui) 促進反應(Entry 2-4,表2);

  • 篩選溫度和停留時間參數,以確定最佳反應條件,但由於(yu) 起始原料或產(chan) 品的分解,增加溫度和停留時間會(hui) 導致總體(ti) 產(chan) 率的降低(Entry 5-8) ;

  • 參數優(you) 化產(chan) 生了兩(liang) 組適合進行第一步反應的條件:56°C,120分鍾(Entry 2)和120°C,5分鍾(Entry 8)。


直接比較相同連續流動條件(Entry 1 & 2)與(yu) 其間歇反應對比(Entry 9 & 10),也可以證明以連續方式製備C12H18O第一步中間體(ti) 的優(you) 勢。



二. 第二步脫羧反應的連續流工藝研究


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圖2. 第二步脫羧反應連續流工藝流程


研究者繼而轉向第二步脫羧反應的連續流工藝研究,優(you) 化設置雙泵進料係統,其中一個(ge) 進料7的混合溶液,另一個(ge) 進料氫氧化鈉水溶液。


1. 溶劑選擇

在兩(liang) 相脫羧過程中,需要一種醇類溶劑作為(wei) 水相和有機層之間的相轉移劑。對甲醇、乙醇和2-乙氧基乙醇進行了篩選。由於(yu) 脫羧所需的高溫條件,2-乙氧基乙醇是最佳的溶劑,且可以避免堵塞的發生。


2. 工藝優(you) 化

在甲苯:2-乙氧基乙醇為(wei) 1:1作為(wei) 混合溶劑產(chan) 生的轉化率最高,當反應在180°C下進行,停留時間為(wei) 30分鍾時,反應未達到*轉化(Entry 1,表2 )。隨著溫度逐漸升高到200°C,NaOH的量增加到6當量,35分鍾後原料幾乎*轉化(Entry2-4,表2 ) 。

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表2. 脫羧反應連續流工藝優(you) 化結果



三. 兩(liang) 步的疊縮工藝


在以上實驗結果的基礎上,進而研究了這兩(liang) 步的疊縮工藝。將第一步的反應混合物收集到接收罐中,在其中稀釋並丟(diu) 棄含水酸層。然後用甲苯/2-乙氧基乙醇(至0.67 M)稀釋有機層,隨後將其與(yu) NaOH水溶液一起泵入T型混合器,繼而進行脫羧步驟繼續以73%的分析產(chan) 率生產(chan) C12H18O

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圖3.兩(liang) 步的疊縮工藝及放大流程圖


作者使用60 g起始原料4-羥基苯甲酸甲酯 8 將該疊縮工藝重複放大幾次,可以73%的核磁共振產(chan) 率和49%的分離產(chan) 率穩定地得到C12H18O-3 (≥99.8%純度)。


實驗總結

  1. 連續流有機合成憑借其各種優(you) 勢帶來了研究、開發和製造的模式轉變,學術界和工業(ye) 界都描述了其在活性藥物成分(API)製造中日益重要的作用。

  2. 研究者報道了一種使用連續流動化學生產(chan) C12H18O的多步驟工藝。五步工序的放大步驟(兩(liang) 個(ge) 連續流動化學合成、兩(liang) 個(ge) 半連續的提取方法和一個(ge) 純化步驟)提供了高純度的C12H18O

  3. 該工藝將兩(liang) 個(ge) 連續流化學步驟進行疊縮,使用簡單、廉價(jia) 且易於(yu) 獲得的試劑,最大限度地減少了兩(liang) 步傅克反應中形成的雜質數量,為(wei) 這種廣泛使用的活性藥物成分提供了一種可行的方法。

  4. 該方法將傅克反應和脫羧反應進行工藝強化,傅克反應的反應溫度達到120℃,停留時間5分鍾;脫羧反應將所有反應體(ti) 係(水和2-乙氧基乙醇)加熱到沸點(200°C)以上,提高反應速率和轉化率,停留時間為(wei) 35分鍾。


參考文獻:Org. Process Res. Dev. June 23, 2022