达格列净合成工艺优化:微通道连续流实现分钟级反应,粗品纯度>90%

达格列净合成工艺优化:微通道连续流实现分钟级反应,粗品纯度>90%

概要

微通道连续流技术凭借较大比表面积、高效传热传质能力、精确进料控制,为优化这类反应提供了新的工艺思路。

达格列净合成工艺优化:微通道连续流实现分钟级反应,粗品纯度>90%
达格列净

其合成工艺一直是制药界关注的焦点。常规合成路线中,关键中间体偶联主要通过格氏试剂法或丁基锂法。粗品制备阶段,传统釜式工艺常面临选择性差、放大效应明显、反应时间长等问题,部分反应路线还涉及较高的操作安全要求。

微通道连续流技术凭借较大比表面积、高效传热传质能力、精确进料控制,为优化这类反应提供了新的工艺思路。

微反应器

◎  微通道反应器比表面积大,能够强化反应过程中的传热与混合,可快速移走反应热,抑制局部过热和副反应。
◎  连续进料使物料配比、温度及停留时间等参数更便于控制,优化还原反应的选择性与工艺重现性。
◎  微通道反应器持液量小,对于涉及危险反应的工艺,可减少反应器内的物料存量,降低潜在风险。

一、立体选择性控制:达格列净合成工艺难点


现有合成路线中,达格列净粗品通常以2-氯-5-(1-甲氧基-D-吡喃葡萄糖-1-基)-4'-乙氧基二苯甲烷为原料,在路易斯酸(如三氟化硼乙醚)催化下,通过三乙基硅烷还原端基碳甲氧基制得。

釜式反应

反应以β构型为主产物,但也会伴随α异构体生成。传统釜式工艺无论采用滴加三氟化硼乙醚,还是将反应物滴入三氟化硼乙醚,都需要关注以下问题:

1、放大效应

釜式反应器传质传热效率有限,放大生产时反应热难以迅速导出,局部过热易引发副反应,导致异构体比例升高、产品纯度下降。

2、反应重现性

滴加过程受人为和操作条件影响大,批次间质量稳定性难以保证。

3、反应时间长

传统工艺常需在低温(如-10℃~0℃)下反应数小时甚至更久。例如专利CN104478839A中,反应时间为8小时。

4、操作安全要求较高

达格列净的合成路线中涉及:格氏试剂制备、丁基锂参与低温反应,以及三氟化硼乙醚的使用,对设备条件、操作控制、风险管理均有较高要求。

二、微通道连续流:反应条件精细控制


针对上述工艺问题,微通道连续流方案利用反应器较大的比表面积及高效传热传质特性,将间歇式反应转为连续流动操作,有利于控制反应温度、进料比例及停留时间。

工艺流程

该方法的反应路线为:以2-氯-5-(1-甲氧基-D-吡喃葡萄糖-1-基)-4'-乙氧基二苯甲烷为原料,采用微通道反应器进行液液两相还原反应。主要操作步骤如下:

1、配制原料溶液。将原料的乙腈溶液与还原剂(三乙基硅烷和/或三异丙基硅烷)混合后,装入第一储罐。
2、配制催化剂溶液。将路易斯酸催化剂三氟化硼乙醚溶于乙腈,装入第二储罐。
3、连续进料。通过计量泵,将两股物料按精确摩尔比(原料:还原剂:催化剂=1:3~5:3~5)同时泵入微通道反应器。
4、低温反应。反应温度控制在−20℃至0℃,优选−15℃至−5℃;停留时间极短,为0.5至10分钟,优选0.5至5分钟。

三、釜式与微通道连续流:工艺差异对比

工艺对比

从工艺开发角度看,微通道连续流带来的不只是反应时间缩短。上述实施例中,达格列净粗品纯度达到93.7%,说明反应温度、进料比例和停留时间精细控制后,效率和选择性可以同步改善。

连续流工艺由实验室走向中试及工业化生产,还要看反应器结构、流量范围、换热能力、物料兼容性、自动控制、后处理衔接等条件。实验阶段确定的温度、进料比例和停留时间,也要在放大过程中进行验证与调整。

沈氏微智源在连续流领域提供EPC全流程服务,覆盖咨询评估、小试工艺开发、工业化设计、撬装设备制造、工业化开车等环节,另有多项连续流工艺开发相关附加服务,包括关键工艺参数分析、流阻与换热计算、微通道反应器选型等。