文丨醫(yī)藥觀瀾

近日，默沙東（MSD）與合全藥業(yè)流動化學(xué)團隊在美國化學(xué)會（ACS）刊物Organic Process Research & Development (OPR&D)發(fā)表題為“Manufacturing Process Development for Belzutifan, Part 2: A Continuous Flow Visible-Light-Induced Benzylic Bromination”的論文。OPR&D是工藝化學(xué)領(lǐng)域的權(quán)威刊物之一，合全藥業(yè)流動化學(xué)團隊已與多家國際知名藥企在該期刊聯(lián)合發(fā)表論文。

本篇論文中所介紹的Belzutifan（MK-6482）是一款口服小分子First-in-class HIF-2α抑制劑，于今年8月獲得FDA批準(zhǔn)上市，用于無需立即手術(shù)的von Hippel-Lindau（VHL）相關(guān)腎細胞癌（RCC）、中樞神經(jīng)系統(tǒng)（CNS）血管母細胞瘤或胰腺神經(jīng)內(nèi)分泌瘤（pNET）。

MK-6482原間歇溴代工藝反應(yīng)存在放大安全、批次失敗風(fēng)險

MK-6482合成路線中最初的溴代工藝以二氯甲烷為溶劑，分別采用二溴海因 （DBDMH）和偶氮二異丁腈（AIBN）作為溴代試劑和引發(fā)劑，通過加熱引發(fā)自由基反應(yīng)。該工藝反應(yīng)溫度需40℃（溶劑二氯甲烷沸點），一旦引發(fā)會急劇放熱，導(dǎo)致反應(yīng)不可控，對于放大生產(chǎn)有明顯的安全風(fēng)險。

同時，在原間歇工藝條件下，產(chǎn)品2在反應(yīng)液中不穩(wěn)定，會繼續(xù)生成二溴雜質(zhì)3，且分離出的中間體固體2長期穩(wěn)定性較差。而該工藝運用至商業(yè)化生產(chǎn)會影響原料藥質(zhì)量，并存在批次失敗的風(fēng)險。出于藥品生命周期考量，需重新設(shè)計一條安全、綠色且穩(wěn)定的工藝路線。

連續(xù)光化學(xué)技術(shù)賦能綠色溴代工藝，實現(xiàn)高轉(zhuǎn)化率前提下最大限度地控制雜質(zhì)產(chǎn)生

光化學(xué)技術(shù)發(fā)展已有幾十年，但由于光源和光反應(yīng)器相關(guān)問題（比如，光源種類的選擇、光反應(yīng)器設(shè)計等）以及GMP環(huán)境下認證和標(biāo)準(zhǔn)化挑戰(zhàn)，該技術(shù)在制藥行業(yè)鮮有大規(guī)模生產(chǎn)的應(yīng)用。

本文中，研究團隊考慮到DBDMH具有光敏性特征，便在間歇條件嘗試使用紫外光和藍光在室溫條件下激發(fā)DBDMH和底物1的自由基反應(yīng)，順利得到目標(biāo)溴代產(chǎn)物2。結(jié)合原位LED-NMR技術(shù)，他們進一步驗證了上述溴代反應(yīng)為光誘導(dǎo)反應(yīng)，存在一定誘導(dǎo)期，且停止光照后，溴代反應(yīng)隨即終止。這一結(jié)果為光化學(xué)工藝的開發(fā)提供了理論依據(jù)。

MK-6482光溴代反應(yīng)生產(chǎn)放大需足夠的光通量和精確控制光照時間，從而能確保二溴雜質(zhì)被控制至在可接受水平內(nèi)。基于平推流連續(xù)反應(yīng)器（PFR），可以實現(xiàn)縮小光程并精確控制光照時間，能在較短停留時間內(nèi)實現(xiàn)底物1的完全轉(zhuǎn)化同時有效控制二溴雜質(zhì)。此外，采用乙腈作為溶劑，能成功實現(xiàn)溴代反應(yīng)與后續(xù)步驟的連投。基于上述實驗結(jié)果，研究團隊最終決定推進采用連續(xù)光溴代工藝進行MK-6482的商業(yè)化生產(chǎn)。

建立符合GMP要求的連續(xù)光反應(yīng)產(chǎn)線，產(chǎn)能突破100kg/天

工藝方案確定后，研究團隊著手對原工藝路線進行優(yōu)化，使工藝的穩(wěn)定性與效率得到顯著提升。基于研究團隊開發(fā)的第一代PFR光反應(yīng)器，實現(xiàn)了17kg/天產(chǎn)能的實驗室放大；并通過反應(yīng)器的升級進一步將產(chǎn)能提高至38kg/天。

最終團隊通過串聯(lián)光反應(yīng)器單元，成功搭建符合GMP要求的連續(xù)光反應(yīng)產(chǎn)線，實現(xiàn)>100kg/天產(chǎn)能的車間生產(chǎn)，并完成了光溴代連續(xù)工藝的商業(yè)化驗證。截至論文投稿時，已經(jīng)穩(wěn)定地完成了超過1噸目標(biāo)產(chǎn)物的生產(chǎn)。

此項技術(shù)突破的意義

相比傳統(tǒng)的自由基熱引發(fā)溴代工藝，光化學(xué)工藝避免了偶氮自由基引發(fā)劑的使用，以及加熱引發(fā)條件，在實現(xiàn)高轉(zhuǎn)化率前提下最大限度地控制雜質(zhì)產(chǎn)生；通過新型連續(xù)光反應(yīng)器的應(yīng)用則突破了光反應(yīng)的產(chǎn)能瓶頸，實現(xiàn)了溴代反應(yīng)的安全、綠色商業(yè)化生產(chǎn)。

值得一提的是，這是制藥行業(yè)將連續(xù)光化學(xué)技術(shù)應(yīng)用于小分子新藥商業(yè)化生產(chǎn)的少數(shù)成功案例之一。而此項研究中采用的諸如LED-NMR實時檢測技術(shù)，以及從實驗室直至商業(yè)化規(guī)模的生產(chǎn)設(shè)備的設(shè)計、搭建、調(diào)試等都為連續(xù)光化學(xué)在制藥行業(yè)中的應(yīng)用奠定了堅實基礎(chǔ)。

參考資料

[1] Manufacturing Process Development for Belzutifan, Part 2: A Continuous Flow Visible-Light-Induced Benzylic Bromination, Organic Process Research & Development Article ASAP, DOI: 10.1021/acs.oprd.1c00240

[2]默沙東(MSD)與合全藥業(yè)聯(lián)合發(fā)表：連續(xù)光化學(xué)技術(shù)成功應(yīng)用于Belzutifan商業(yè)化生產(chǎn). Retrieved Dec 23，2021, from https://mp.weixin.qq.com/s/aNbC73vfBQlW3ErN-Yblow