【抗疫藥】羥氯喹連續(xù)合成和連續(xù)分離

一、背景介紹

新型冠性病毒疫情蔓延，急需尋找有效藥物。除了瑞德西韋，氯喹與羥氯喹同時被WHO和美國總統(tǒng)點名加入海外抗疫候選藥物單用或組合應(yīng)用的多國多中心臨床試驗（Solidarity Clinical Trial）。

美國選用氯喹/羥氯喹作為新型冠性病毒治療候選藥物的原因在于這是一種上市多年的老藥，因此安全性有保障。如果選用一種全新的（未上市）的藥物，其安全性是未知的，也需要花費更多的時間去驗證。

拋開羥氯喹是否能成為治療新型冠性病毒的*藥，世界衛(wèi)生組織已將羥氯喹（HCQ）確定為基本醫(yī)療保健系統(tǒng)的必需抗瘧藥，但API的高制造成本阻礙了HCQ的普及。因此，開發(fā)具有成本效益的合成工藝來增加該藥物的普及顯得至關(guān)重要。

如今，采用先進技術(shù)，開發(fā)低成本廣譜藥物和小批量孤獨藥是FDA一直致力推動的目標。微反應(yīng)連續(xù)流技術(shù)的興起不光給低成本藥物的合成帶來可能，還可以快速應(yīng)對市場的需求。

2018年，弗吉尼亞聯(lián)邦大學化學系和化學與生命科學工程系研究小組，在Beilstein J. Org. Chem. 期刊上發(fā)表了抗瘧藥羥氯喹的高效連續(xù)合成報告。小編就帶大家來解讀，連續(xù)流技術(shù)如何來助力這場沒有硝煙的病毒戰(zhàn)！

二、羥氯喹的逆合成分析

從羥氯喹的逆合成分析中可以發(fā)現(xiàn)化合物(6)是關(guān)鍵中間體。在傳統(tǒng)工藝中化合物(6)通常有以下兩種合成路徑（圖2）。

反應(yīng)路徑1a中，使用氯酮（3）進行保護-去保護反應(yīng)是優(yōu)化工藝的一個關(guān)鍵點。雖然改進路徑1b去掉了此步驟，但它使用了一個復(fù)雜的過渡金屬-催化劑系統(tǒng) 。

考慮到這些問題，研究小組通過逆合成分析，發(fā)現(xiàn)可以通過α-乙?；?nèi)酯（8）的脫羧開環(huán)一步生成（10），然后化合物（10）可以不經(jīng)分離制備化合物（6）。

三、連續(xù)流合成研究

研究小組首先開發(fā)并優(yōu)化了一條快速連續(xù)合成化合物10的方法（表1）。該路線的收率顯著高于之前報道的合成路線 。使用55％的HI，反應(yīng)溫度80°C，轉(zhuǎn)化率可達98%，分離收率為89％。

四、Zaiput在線連續(xù)分離

由于使用了過量的HI，在進行下一步反應(yīng)之前，必須將過量的HI從反應(yīng)流中除去。將含有粗品（10）的產(chǎn)物與甲基叔丁基醚（MTBE）和飽和NaHCO3在線混合，然后使用Zaiput連續(xù)流分離器進行在線分離。

在有機相中，可以得到純化后的化合物（10）。連續(xù)分離簡化了后處理步驟，大大節(jié)省了人力和時間。

Zaiput高效液液分離技術(shù)是由美國MIT孵化的一項新技術(shù)。以專li技術(shù)液液分離膜為基礎(chǔ)，提供不互溶流體連續(xù)在線分離。

分離器利用多孔膜與水相和有機相間潤濕性的差異來分離油水兩相，該設(shè)備設(shè)計有壓力系統(tǒng)可以自動調(diào)節(jié)兩相間的壓力恒定，確保分離的穩(wěn)定性，流線型的設(shè)計也提供了即插即用的快捷功能。

五、中間體(6)(11)的合成

化合物（10）與化合物(7)反應(yīng)可生成化合物（6），化合物（6）無需分離與羥胺反應(yīng)，通過K2CO3的填充床生成肟（11）。

從生成（11）的兩步反應(yīng)中可以看出，反應(yīng)物的濃度對肟的形成有顯著影響。使用1 M濃度的反應(yīng)物，結(jié)果顯示溫度100°C，停留時間 20 min，轉(zhuǎn)化率為85%，分離收率為78％。

六、連續(xù)攪拌釜反應(yīng)器（CSTR）工藝

作者選擇了連續(xù)攪拌釜反應(yīng)器（CSTR）工藝進行化合物（11）的加氫還原合成化合物（12）。用HPLC泵輸送至CSTR中，并通入氫氣使其反應(yīng)。

作者優(yōu)化了化合物（12）的各個步驟后，將各個步驟合為一個連續(xù)的反應(yīng)過程。該過程將化合物（10）轉(zhuǎn)化為化合物（6），再繼續(xù)轉(zhuǎn)化為化合物（12）（圖4）。終產(chǎn)物化合物（12）的收率達到68％。

七、羥氯喹的連續(xù)釜式合成

為了整個工藝流程的連續(xù)化，作者選擇使用CSTR 研究后一步羥氯喹的合成。作者考察了溶劑和堿對HCQ（1）收率的影響。

實驗總結(jié)：

•連續(xù)合成工藝大大縮短了反應(yīng)時間

•減少了步驟并提高了單個反應(yīng)的收率

•使用了更具成本效益的起始原料和試劑

•連續(xù)合成與連續(xù)分離技術(shù)的完美結(jié)合，促使了整個過程的連續(xù)化

•具有成本效益的合成工藝來增加該藥物在未來的普及

新工藝與目前傳統(tǒng)的商業(yè)工藝相比，總收率提高了52％。連續(xù)方法采用連續(xù)流反應(yīng)器、在線連續(xù)分離及連續(xù)攪拌釜反應(yīng)器的組合，過程更加安全可靠。

參考文獻：

Beilstein J. Org. Chem. 2018, 14, 583–592.

doi:10.3762/bjoc.14.45

康寧在中國du家代理：Zaiput 高效液液分離器

以專li技術(shù)液液分離膜為基礎(chǔ)，提供不互溶流體連續(xù)在線分離。分離器有一個混合流體入口和兩個出口，分別為有機相出口和水相出口，分離器使用過程中不需要任何準備或校準。

分離器利用多孔膜與水相和有機相間潤濕性的差異來分離油水兩相，該設(shè)備設(shè)計有壓力系統(tǒng)可以自動調(diào)節(jié)兩相間的壓力恒定，確保分離的穩(wěn)定性，流線型的設(shè)計也提供了即插即用的快捷功能。

產(chǎn)品特性:

•分離液體不依賴密度差，可分離乳液

•在連續(xù)流動過程中，分離器可實現(xiàn)連續(xù)在線分離

•非常低的死體積，優(yōu)異的化學耐受性，可在壓力下運行

•可實現(xiàn)實驗室規(guī)模放大至工業(yè)化生產(chǎn)規(guī)模

•高效分離降低萃取溶劑消耗

•非常適合活性或不穩(wěn)定中間體的分離