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连续化学如何改变制药行业:2019-2023年专利技术解析

来源:康宁反应器技术有限公司 更新时间:2025-03-14 08:00:14 阅读量:216
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连续化学如何改变制药行业

连续化学如何改变制药行业

近年来,连续化学(Flow Chemistry)凭借其精准控制、高效集约和绿色安全的特性,成为制药工业的新兴技术之一。国际纯粹与应用化学联合会(IUPAC)更将其列为“十大可持续新兴技术”,彰显其对全球制药行业的深远影响。

美国科学家David L. Hughes聚焦2019-2023年专利文献,揭秘连续化学如何突破制药生产瓶颈,推动创新药物开发。

突破“难放大”反应

光化学精准革命



01

流动光催化

——应变环

桥接双环戊烷(BCP)是新型3D药效团,但其光化学合成在传统批次中易因光穿透不足导致产率低下。

图1. 三环[1.1.1.01,3 ]戊烷与1,2-二酮的流动光化学反应

Asymchem公司通过采用微通道流动反应器,实现了精准的温度控制(20-25°C)和短暂的停留时间(5-8.5分钟),并成功放大至1千克生产规模,使产率从传统釜式工艺的5%大幅提升至85%,同时避免了副产物的生成。

相比之下,传统釜式工艺在1千克规模下,需要在?30到?40°C的低温条件下进行反应,历时2?3天才能完成,且产率仅为5?10%。

02

流动光化学

——立体化学异构化

非甾体盐皮质激素受体拮抗剂芬雷诺Finerenone(Kerendia)用于治疗2型糖尿病患者的慢性肾病,Bayer于2021和2022年分别在美国和欧盟获批。

芬雷诺合成中,外消旋体的拆分后需回收非目标对映体。传统化学消旋化方法失败后,团队开发了连续光化学消旋化流程,推测通过氧化-还原循环实现手性中心的消旋化(类似Hantzsch酯光氧化路径。

图2. (R)-14的光化学消旋化的提议路径

反应过程如下:(R)-14在乙腈中与6当量DBU混合,在365 nm LED光照及30%氧气存在下氧化为吡啶中间体15;氧气置换为氮气后,进一步光照还原生成外消旋体rac-14,收率76%。

这个过程能避免高能耗的色谱分离,直接回收非目标对映体,提升原子经济性

03

将不可能变为可能:

硝化反应的安全升级

硝化反应因放热剧烈、产物能量高,历来是高风险工艺。

图3. 使用臭氧和二氧化氮对替卡格雷中间体进行硝化

某制药公司开发连续流动硝化技术,将臭氧与二氧化氮直接注入微反应器对替卡格雷ticagrelor中间体进行硝化(图3),在25°C下仅需230秒即完成反应,产率达98%,且纯度高达99.6%,成功规避传统工艺的爆炸风险


危险反应的安全“瘦身”:

从实验室到吨级生产的跨越



01

重氮甲烷

连续合成与应用

重氮甲烷(CH?N?)毒性高、易爆炸,传统合成需严格低温操作。

图4. 法尼烯的环丙烷化流动过程

Givaudan公司创新性地将重氮甲烷的生成与环丙烷化反应耦合,通过多级流动反应器实时消耗危险中间体,避免其累积。该技术成功应用于法尼烯环丙烷化,产率稳定在78-82%,且无需储存危险品

02

高能中间体

连续“隐身”合成

Boehringer Ingelheim(勃林格殷格翰)在合成抗肥胖药物关键中间体时,发现化合物33、34和35是能量化合物,在批量工艺下放大不安全。

图5. 勃林格殷格翰化合物37的路线

图6. 呋唑 35 的连续过程

因此将化合物31至化合物37的合成过程开发为连续流工艺,将四步高能反应(如硝基氧化、脱水)无缝衔接,避免高能中间体的生成、累积和分离,溶剂用量减少60%,彻底消除爆炸风险。

参考文献:

https://doi.org/10.1021/acs.oprd.3c00438






下期分享

连续化学如何改变制药行业



效率跃升:

从数天到数分钟的工艺集约化


瓦博巴克坦 :锂化与取代


过程强化:恩西特瑞韦中间体


特异性心脏肌球蛋白激活剂的过程强化


按需制造:西沙库溴铵








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