连续制造莫达非尼：连续结晶的进化

在连续合成工艺中，粗溶液的体积有限，这使得优化结晶工艺成为一项关键任务。研究团队精确调配了纯品莫达非尼1与模拟预期反应粗溶液的溶剂组成，开发出初步的结晶工艺方案。

通过精确分析，连续合成粗溶液的溶剂组成被确定为一种三元溶剂体系，其中甲基乙基酮(MEK)、甲酸和水的体积比为43:35:22。这一发现为后续的工艺优化奠定了基础。

研究团队采用人工配制的混合溶剂，精确测定了莫达非尼1在不同反溶剂含量和工艺温度下的溶解度，并观察其在加入饱和碳酸钠水溶液中的结晶行为。

图1. (a)市售纯品莫达非尼1在MEK/甲酸/水[43:35:22(v/v/v)]三元溶剂体系中的溶解度随温度和反溶剂(饱和碳酸钠水溶液)含量变化的呈指数函数关系的曲面图；(b)理论结晶过程中的莫达非尼1的理论产量随温度和反溶剂含量变化的曲面图，进料浓度为43mg mL^-1。 

实验结果显示，当反溶剂含量和工艺温度被优化后，连续反溶剂冷却结晶的理论产率首次突破90%（Cr1，图1）。这一成果为后续的工艺开发提供了重要依据。

图2. 室温(22℃)批量反溶剂结晶实验的结果

图3. 室温(22℃)批量反溶剂结晶实验的归一化色谱图

这一结果不仅验证了工艺优化的有效性，也为后续的规模化生产奠定了坚实基础。

 研究团队进行了概念验证实验，以确定可行的Cr1工艺条件。此次实验使用从连续合成 (CS) 工艺中得到的粗品1溶液，并采用图6所示的连续结晶 (CC) 实验装置进行。

图4. 莫达非尼1连续结晶实验装置照片

在实验过程中，通过定期监测母液浓度，记录了在不同温度（35℃、25℃、15℃ 和 5℃）下的结晶产量。这些数据帮助确定了达到稳态所需的时间。在四组不同温度条件下，结晶产量在2到3小时内（2~3倍Rt.）稳定下来。稳态后，立即收集了晶体1进行分析。

图5. 莫达非尼1在35、25、15和5℃下进行的四组连续结晶Cr1实验的产量变化。插图显示了前4个小时放大变焦，以观察到达稳态之前的微小浓度波动。

实验结果汇总在表2中，显示了在平均母液浓度为0.6±0.1mg/mL时，结晶过程达到了稳态。

表2. 四组Cr1实验莫达非尼1在不同结晶温度下的进料和母液浓度、产量和纯度。a值为达到稳态后的所有监测样品的平均值；b值为在到达稳态后每组实验收集的所有晶体样品中取的样品。

莫达非尼的平均产率和纯度分别为98.4%±0.5%和90.8%±0.6%。这些结果与批次结晶初筛实验的结果相似。尽管Cr1提高了莫达非尼1的纯度（相比进料溶液的83.6%），但仍未达到美国药典的纯度要求（≥99%，总杂≤1%，单杂≤0.5%）。

因此，Cr1过程显示了潜在的可行性，但仍需开发第二个连续结晶 (Cr2) 过程，以进一步提高产品的纯度。

在莫达非尼的生产过程中，固体形式控制是一个重要的挑战。据文献报道，莫达非尼可以形成七种已知的多晶型形式以及两种溶剂化物和两种水合物。然而，只有形式I是FDA批准用于商业固体制剂中的形式。为了确保生产出符合要求的形式I，研究团队需要精确控制结晶过程中的溶剂和温度。

在各种溶剂中，甲醇展示了最适合的温度依赖性溶解度特征，适合在5-60℃之间进行冷却结晶。然而，尽管理想情况下希望仅使用毒性较低的3类溶剂，但在溶解度和固体形式控制方面的挑战可能需要使用2类溶剂。

为了进一步纯化莫达非尼，研究团队将粗莫达非尼溶解于甲醇中加热，然后冷却至室温以制备进料溶液。在此过程中，观察到溶液浑浊。通过注射器过滤器 (0.45 μm, 25 mm diameter, PTFE)进行过滤后，得到了清澈的甲醇溶液。这表明，溶液中的浑浊是由水溶性杂质例如碳酸钠引起的。

图6.  a) 为Crystal16平台的1 mL规模批次筛选实验准备的莫达非尼（1）进料溶液，显示了清洗处理前溶解的黄色1晶体的浑浊情况，经过水洗处理后变为白色1晶体，溶解在清澈的溶液中。b) 1晶体在水洗处理前（红色）和处理后（绿色）的归一化HPLC色谱图，以及滤液（蓝色）的HPLC色谱图。

研究团队使用冷水重新浆化Cr1晶体。经过过滤和干燥后，晶体的颜色从黄色变为白色，纯度从90.7%提高到92.0%。

由于Cr1后可用的结晶粗1量非常有限，研究团队利用Crystal16平台进行了初步的1mL批量结晶实验，以测试Cr2的纯化能力。在这些实验中，结晶1的平均纯度达到了99.6%，超过了美国药典的纯度要求。

为了进一步推进Cr2工艺的开发，研究团队进行了未加种晶的50mL批量实验，使用市售莫达非尼来估算Cr2的停留时间。实验显示，母液浓度在约150分钟后达到平台期，表明达到了平衡，实验产率为62.2%。

图7. (a)莫达非尼1的粉末X射线衍射图谱。从下到上：模拟多晶型形式Ⅰ(黑色，参考代码236078，剑桥结构数据库)，参考标准样品(红色)，以及Cr2晶体(绿色)；(b)Cr2晶体的代表性光学显微照片。

在Cr2实验中，温度和停留时间分别设定为5℃和120分钟。经过约360分钟的振荡期，系统达到稳态，平均产率为31.6%。最重要的是，稳态操作期间收集的莫达非尼晶体纯度达到99.5%，符合美国药典要求，成功生成了多晶型形式I（图7）。