一、PROTAC有多火，鈀就有多頭疼

2024年全球PROTAC管線已超過200條，其中30+條進入臨床。從Arvinas的ARV-110（靶向AR）到Kymera的KT-333（靶向STAT3），蛋白降解靶向嵌合體正從小眾概念走向產(chǎn)業(yè)主流。

但一個被低估的問題始終如影隨形：PROTAC分子幾乎無法避開鈀催化偶聯(lián)反應，而鈀殘留的控制遠比傳統(tǒng)小分子棘手。

為什么？

PROTAC的三段式結構——靶蛋白配體、Linker、E3連接酶配體——需要至少2-3步偶聯(lián)反應來拼接。Suzuki、Sonogashira、Buchwald-Hartwig這些"鈀家軍"，幾乎壟斷了PROTAC的C-C和C-N鍵構建。

一次PROTAC合成，2-3步鈀催化，意味著累積鈀殘留可能是傳統(tǒng)小分子的2-5倍。

二、PROTAC合成路線中的"鈀節(jié)點"

以典型的CRBN-based PROTAC為例，合成路線通常包含以下偶聯(lián)步驟：

節(jié)點1：靶蛋白配體側的C-C鍵構建

多數(shù)靶蛋白配體含聯(lián)芳基結構（如AR拮抗劑、BTK抑制劑），需要Suzuki偶聯(lián)構建核心骨架：

Ar-Br?+?Ar'-B(OH)??→?Ar-Ar'??[Pd(PPh?)?,?5?mol%]

典型鈀用量：3-5 mol%，偶聯(lián)后粗品鈀殘留?50-500 ppm

節(jié)點2：Linker與配體的C-N鍵連接

Linker末端官能團（胺基、烷基胺）與鹵代配體片段通過Buchwald-Hartwig偶聯(lián)連接：

Ar-Br?+?H?N-Linker?→?Ar-NH-Linker??[Pd?(dba)?/XantPhos,?3-5?mol%]

典型鈀用量：2-5 mol%，偶聯(lián)后粗品鈀殘留?30-200 ppm

節(jié)點3：E3配體側的修飾

來那度胺/泊馬度胺衍生物的C-N偶聯(lián)同樣需要鈀催化：

Lenalidomide-Br?+?Amine?→?Lenalidomide-NR???[Pd(OAc)?,?2-3?mol%]

三步累積鈀殘留：100-2000 ppm

而ICH Q3D對口服藥的鈀限值是10 ppm，注射劑更嚴格——1 ppm。

從2000 ppm到1 ppm，差距2000倍。

三、PROTAC鈀殘留為什么特別難清？

難點1：分子大，配位點多

PROTAC分子量通常700-1200 Da，含多個氮、氧、硫雜原子。鈀不僅以游離Pd2?形式存在，還會與分子中的嘧啶氮、酰胺氧、巰基等形成穩(wěn)定配合物。這些配位鈀不是簡單的"混入"，而是"嵌入"——牢固地鑲嵌在分子骨架中。

難點2：累積效應

傳統(tǒng)小分子API只有1-2步鈀催化，每步后可單獨除鈀。PROTAC的2-3步偶聯(lián)是串聯(lián)進行的，中間體往往不純化直接投下一步，鈀從第一步"帶"到第三步，越積越多。

難點3：API損失容忍度低

PROTAC合成路線長、總收率低（5-15%是常態(tài)），每一步除鈀操作都會帶來收率損失。過度除鈀 → 收率崩盤；除不干凈 → 質(zhì)檢不過關。兩難。

難點4：溶解性差

很多PROTAC在常規(guī)溶劑中溶解度極低（<1 mg/mL），限制了除鈀方法的操作空間。你想用活性炭吸附？先解決溶解問題。想重結晶？找不到合適溶劑體系。

四、現(xiàn)有除鈀方法的PROTAC適配性

五、巰基硅膠：PROTAC除鈀的精準武器

5.1 為什么巰基特別有效？

鈀是軟酸（soft acid），根據(jù)HSAB理論，它與軟堿（soft base）的配位作用最強。在所有常見官能團中：

• 羥基（-OH）：硬堿，與Pd配位力弱 ?

• 氨基（-NH?）：交界堿，配位力中等 ??

• 巰基（-SH）：軟堿，與Pd配位力最強??

巰基與鈀的配位常數(shù)（log K）可達?30-40，遠高于氨基（log K ≈ 10-15）和羥基。這意味著：

• 游離Pd2?：巰基硅膠一擊捕獲

• 配位Pd-有機配合物：巰基的強配位力可以"搶"走Pd，從分子骨架中剝離

• Pd納米顆粒：巰基可通過表面配位吸附納米鈀

5.2 巰基硅膠除Pd的實際表現(xiàn)

以Suzuki偶聯(lián)后的典型PROTAC中間體為例：

對比活性炭：Pd殘留降至50-100 ppm（配位鈀除不掉），收率損失5-15%。

5.3 操作

1.?偶聯(lián)反應結束后，濃縮反應液
2.?溶于適量溶劑（MeOH、THF、DMF均可）
3.?加入巰基硅膠（10-20?wt%?相對API）
4.?室溫攪拌1-2?h
5.?過濾，濾液濃縮?→?直接投下一步

關鍵優(yōu)勢：無需更換溶劑體系。?無論你的PROTAC在MeOH、THF還是DMF中，巰基硅膠都能工作——這意味著不需要額外的溶劑置換步驟。

六、三步PROTAC路線的逐級除鈀策略

PROTAC鈀殘留的關鍵不是"最后一步大力除"，而是每一步都把鈀壓到低位：

Step 1后：靶蛋白配體偶聯(lián)

• 巰基硅膠10 wt%，MeOH，1 h

• Pd：500 ppm → 20 ppm

• 收率：>99%

Step 2后：Linker偶聯(lián)

• 巰基硅膠15 wt%，THF，1.5 h

• Pd：200 ppm → 10 ppm

• 收率：>98%

Step 3后：E3配體偶聯(lián)（終產(chǎn)品精清）

• 巰基硅膠20 wt%，MeOH/THF，2 h

• Pd：50 ppm →?<1 ppm（注射級達標）

• 收率：>98%

最終API鈀殘留：<1 ppm，收率總損失：<5%

七、一個真實案例：ARV-110類似物的鈀清除

ARV-110（Arvinas）是首個進入臨床的PROTAC，靶向雄激素受體（AR）。其合成路線包含2步Suzuki偶聯(lián) + 1步Buchwald-Hartwig偶聯(lián)。

某CRO在公斤級放大中遇到：

• 粗品Pd殘留：820 ppm

• 重結晶3次后：仍**>50 ppm**（且收率從60%降到25%）

• 換用巰基硅膠：15 wt%，MeOH攪拌2h →?3.2 ppm，收率92%

這個差距不是量變，是質(zhì)變——從"不合格"到"注射級達標"，一步到位。

八、國產(chǎn)PROTAC管線的鈀殘留現(xiàn)狀

根據(jù)公開專利和文獻，國內(nèi)PROTAC研發(fā)最活躍的幾家：

豪森和恒瑞的PROTAC管線偶聯(lián)步驟最多，鈀殘留風險最大——這正是巰基硅膠切入的最佳窗口。

九、給工藝研發(fā)人員的建議

1. 設計階段就考慮除鈀

不要等到API出來了才想怎么除鈀。在路線設計時，優(yōu)先選擇可被巰基捕獲的鈀催化體系（如Pd(OAc)?、Pd?(dba)?），避免使用配體過強的鈀配合物（如Pd(PPh?)?后期難剝離）。

2. 逐級除鈀優(yōu)于末端除鈀

每步偶聯(lián)后加一次巰基硅膠處理，比最后一步"暴力"除鈀效率高10倍以上。

3. 溶劑選擇靈活

巰基硅膠在MeOH、THF、DMF、DMSO中均有效。PROTAC的溶解性差不是障礙——選溶解API的溶劑，巰基硅膠跟著走。

4. 用量優(yōu)化

10-20 wt%是常見范圍。對于低鈀殘留（<50 ppm），10 wt%即可；對于高殘留（>500 ppm），20 wt%更穩(wěn)妥。做一組小試確定最佳用量。

5. 注射劑必過1 ppm關

PROTAC多針對腫瘤適應癥，注射劑是主流劑型。ICH Q3D對注射用API的鈀限值是1 ppm，不是10 ppm。預留除鈀空間。

十、結語

PROTAC改變了藥物研發(fā)的范式——"不可成藥"的靶點變得可及。但每個范式背后都有工程挑戰(zhàn)，鈀殘留就是PROTAC工業(yè)化路上的暗礁。

不是每個團隊都有時間反復摸索除鈀工藝。在合成路線越來越長、偶聯(lián)步驟越來越多的趨勢下，一種高效、通用、收率友好的除鈀方案不是錦上添花，而是剛需。

巰基硅膠不是萬能藥，但在PROTAC這個特定戰(zhàn)場上，它的優(yōu)勢恰好擊中了最痛的點：

• 配位鈀剝離能力強（HSAB軟-軟配位）

• 不挑溶劑（MeOH/THF/DMF均可）

• API收率損失極?。?98%）

• 操作簡單（加料、攪拌、過濾）

從實驗室到公斤級生產(chǎn)，一步除鈀到注射級——PROTAC需要的正是這種"精準武器"。

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