——Sonogashira + Suzuki + Buchwald-Hartwig,六款A(yù)LK藥物中鈀負(fù)擔(dān)最重
阿來替尼(Alectinib,安圣莎?),中外制藥/羅氏研發(fā),2015年12月獲FDA批準(zhǔn),2018年進(jìn)入中國醫(yī)保。
它是目前ALK陽性非小細(xì)胞肺癌一線治療的優(yōu)選方案——中位無進(jìn)展生存期(PFS)34.8個月,同類最長。臨床優(yōu)勢無可置疑。
但很少有人注意到:阿來替尼的合成路線是六款A(yù)LK藥物中鈀催化步驟最多的。
一、阿來替尼分子:苯并咔唑骨架的代價
阿來替尼的核心藥效團是苯并[b]咔唑衍生物——這個獨特的稠環(huán)骨架與ALK激酶形成全面的疏水+π-π相互作用,賦予阿來替尼對ALK的高選擇性(對c-Met、ROS1的選擇性遠(yuǎn)優(yōu)于克唑替尼)。
構(gòu)建這個骨架需要什么?
Fischer吲哚反應(yīng)(構(gòu)建吲哚核)
Sonogashira偶聯(lián)(引入乙炔基→加氫還原得乙基)
Suzuki偶聯(lián)(構(gòu)建聯(lián)芳基)
Buchwald-Hartwig C-N偶聯(lián)(連接哌啶側(cè)鏈)
Friedel-Crafts酰化閉環(huán)(最后一步)
其中至少3步涉及鈀催化——這在六款A(yù)LK藥物中是獨一份的。
二、三重鈀催化:每一步都在累積風(fēng)險
鈀節(jié)點①:Sonogashira偶聯(lián)引入乙炔基
原研路線(Bioorg. Med. Chem. 2012):
Ar-Br?+?TIPS-乙炔?→?Ar-C≡CH??[PdCl?(PPh?)?/CuI,?TEA,?室溫]
早期路線:TIPS-乙炔與溴代物偶聯(lián)后,TBAF脫硅,再加氫還原引入乙基——三步收率僅14%。費森尤斯卡比(EP3556754A1)優(yōu)化為"一鍋法":偶聯(lián)→脫硅→加氫連續(xù)進(jìn)行,收率提升至69%,但鈀催化劑種類和用量不變。
這一步驟的鈀殘留特點:Sonogashira偶聯(lián)的催化劑殘留主要為Pd(PPh?)?Cl?和膦配體降解產(chǎn)物,它們與炔基的π配位較弱,但與后續(xù)步驟中的吲哚氮、苯并咔唑稠環(huán)形成穩(wěn)定配合物。
鈀節(jié)點②:Suzuki-Miyaura偶聯(lián)引入乙烯基
改進(jìn)路線(US9126931B2):
Ar-Br?+?CH?=CH-BF?K?→?Ar-CH=CH???[Pd催化劑,?Molander?Suzuki]
Molander變體的Suzuki偶聯(lián)使用乙烯基三氟硼酸酯(避免了傳統(tǒng)硼酸酯的穩(wěn)定性問題),兩步收率>90%,但鈀催化劑仍需3-5 mol%。
鈀節(jié)點③:Buchwald-Hartwig C-N偶聯(lián)連接哌啶側(cè)鏈
Ar-Br?+?HN(哌啶)?→?Ar-N(哌啶)??[Pd催化劑,?C-N偶聯(lián)]
將4-(4-哌啶基)嗎啉連接到苯并咔唑母核上,這是阿來替尼合成的關(guān)鍵組裝步驟。
三重鈀催化步驟累計,粗品API鈀殘留800-3000 ppm——六款A(yù)LK藥物中最高水平。
三、阿來替尼的鈀為何特別難除?
1. 苯并[b]咔唑骨架的π體系
阿來替尼的苯并[b]咔唑是一個14π電子的平面稠環(huán)體系,對鈀離子有強烈的π-π堆積和配位作用。部分鈀-膦配合物被"夾"在兩個芳環(huán)之間,形成π-配位包合物——這在化學(xué)上非常穩(wěn)定。
2. 三步鈀催化的"累積效應(yīng)"
克唑替尼只有1步Suzuki偶聯(lián),塞瑞替尼只有1步(但高溫),阿來替尼有3步不同類型的鈀催化——每個步驟的鈀物種形態(tài)不同(Pd(0)、Pd(II)、Pd-膦、膦氧化物),清除難度疊加。
3. 哌啶環(huán)的N配位
4-(4-哌啶基)嗎啉側(cè)鏈的哌啶氮在最終產(chǎn)物中仍是游離堿。這個氮原子在阿來替尼的整個生命周期中(從偶聯(lián)到制劑)都可能與鈀保持動態(tài)配位。
四、巰基硅膠:阿來替尼除鈀的分段策略
分段吸附:對付高濃度鈀的三步方案
阿來替尼的鈀殘留分三層:
| 類型 | 來源 | 配位強度 | 去除難度 | Pd(0)膠體
Sonogashira/Suzuki
低-中
易(巰基直接捕獲)
Pd-咔唑π配合物
苯并[b]咔唑骨架
極高
難(需解離+捕獲)
推薦工藝:兩段法
第一段:DCM體系,65°C攪拌5h
親水型巰基硅膠在DCM中分散性良好,巰基有效利用率高。第一段去除自由態(tài)Pd(0)和大部分Pd-膦配合物。
第二段:DMSO 5% + 85°C攪拌3h
DMSO是強配位溶劑,可解離苯并[b]咔唑骨架π體系中的穩(wěn)定鈀配合物。隨后巰基硅膠在DMSO體系中捕獲解離的鈀離子。
兩段合計:3000 ppm → 300 ppm →?<10 ppm。
操作注意事項
五、寫在最后
阿來替尼的鈀之重,是分子結(jié)構(gòu)和合成路線共同決定的——苯并[b]咔唑骨架需要多重鈀催化構(gòu)建,而三重鈀催化帶來了三層不同形態(tài)的鈀殘留。
800-3000 ppm的粗品鈀,是六款A(yù)LK藥物中最高的。
常規(guī)方法——重結(jié)晶、活性炭、柱層析——無法解決這種疊加性的金屬污染。它們各自對付一種鈀形態(tài)都勉強,面對三種疊加更是無能為力。
巰基硅膠的分段策略,本質(zhì)上是針對不同配位強度的鈀物種,用不同條件逐層擊破。這才是面對阿來替尼這種"鈀之重"的正確思路。
技術(shù)咨詢:contact@qiushengsilica.com
產(chǎn)品:QSM-101巰基硅膠 | 巰基載量 ≥1.0 mmol/g;QSM-101巰基硅膠(疏水型)| 巰基載量 ≥1.0 mmol/g