大多数药物是通过增大规模以尽可能低的成本、尽快的速度生产出尽可能多的符合要求的目标产物，这种生产是逐步进行的，但是这种大规模的生产对于刚进入临床试验阶段的潜在药物却不是佳选择，同时如果某药物的生产工艺需要用到大量的危险原料或中间态时，传统的生产设施也体现出了它的局限性，另外，部分个性化疗药，由于其临床用量并不大，所以也不适合大规模的工业化生产。基于各种原因，各制药企业一直在研究一种制造药物的新方法，即连续制造(continuous manufacturing)，连续制造过程必需满足良好生产规范(current good manufacturing practices，cgmp)，即利用质量控制系统对这种过程的重要部分进行监控。
prexasertib是医药巨头礼来(eli lilly)研发的一类细胞周期检查点激酶1 (checkpoint kinase 1，chk1)抑制剂，prexasertib可破坏癌细胞dna双链结构，促使癌细胞的凋亡，当前正在进行抗癌治疗的临床试验。由于该化合物刚进入临床试验，同时合成时需使用有毒试剂肼(nh2nh2)且合成路线并非优，不适合大量生产。为满足临床试验的需求，eli lilly的研发人员kevin p. cole等人设计了一条适合连续流动生产的prexasertib单甲磺酸盐单水合物和prexasertib单乳酸盐单水合物，该过程可在实验室的通风橱中使用连续的小型反应装置、萃取装置、旋蒸仪、结晶仪和过滤装置，以8个连续的单元操作，每天大约生成3千克的目标产物。相比于分批生产，连续过程的安全性更好，反应及纯化的收率和选择性也得到了提高。另外，连续生产过程的每个阶段都与质量控制系统相连，符合cgmp规范。
其工艺路线如下图所示，以芳香酮2为初始原料，先和n, n-二甲基甲酰胺二甲基缩醛缩合得α,β-不饱和酮3，酚羟基被拔氢后与烷基溴4进行亲核取代反应，两步的总产率为77%。随后α,β-不饱和酮与盐酸羟胺环合生成噁唑类衍生物6，并在碱性条件下开环得α-氰基酮化合物7，这两步的产率为85%。α-氰基酮与火箭燃料肼高温下进一步环合，得吡唑类化合物8，无需纯化直接与化合物9进行氨基的亲核取代反应得中间体10，后在甲酸的作用下脱掉boc的保护基团，并在四氢呋喃和水的混合溶剂中与乳酸反应生成prexasertib单乳酸盐单水合物12。prexasertib单甲磺酸盐单水合物11则可直接用化合物10与甲磺酸反应即可。注：方括号内的中间体无需纯化即可直接进行连投。
kevin p. cole等人设计的连续流动生产过程主要分为三个阶段。阶段为α-氰基酮与火箭燃料肼的缩合(见下图)。该阶段需要使用肼，常规分批生产的话，需向反应釜中一次性加入大量的肼作为反应原料，一方面会危害操作工人的身体，另一方面可能会引发爆炸，较为危险，且反应不可较大程度的升高温度和压力，从而降低了反应速率，甚至导致反应不完全。而使用连续流动生产过程中，将α-氰基酮化合物7的四氢呋喃溶液与肼的乙酸、甲醇、水的混合体系分别以不同的速率导入至活塞流动反应器(plug flow reactor，pfr)中，加热至130℃并反应70min，同时使用hplc监测反应进程，待反应完全后，将反应液导入逆流萃取装置中，并向萃取装置中分别加入甲苯、碳酸盐和水，萃取后，再反萃水相，合并有机相后浓缩，并用dmso置换，得吡唑类化合物8的dmso溶液，不需进一步纯化即可直接进行下一步反应。使用该流程每4小时可得2.4kg的吡唑类化合物8。连续流动生产过程，是通过将肼以低速率的连续加入，避免了大量肼的一次性导入，从而使反应可在高温高压下安全进行。
第二阶段为亲核取代、产品结晶及脱保护基。首先将吡唑类化合物8的dmso溶液和化合物9(稍微过量)的dmso溶液以不同的速率导入至pfr中，进行亲核取代反应，同时加入傅酸剂n-乙基吗啉(nem)，防止生产的hcl副产物脱掉boc保护基团，影响后续的反应。反应液加热到70～100℃，反应1～3h，即可获得纯度高大90%的中间体10。结晶过程是在两个混合悬浮混合排料(mixed-suspension，mixed-product removal vessels，msmprs)连续结晶器中完成的，且甲醇必须全部加入到个msmpr中，防止打浆时粘度过大。随后两个串联的自动搅拌单板式过滤器进行过滤、洗涤、氮气吹扫并使用甲酸溶解，该过程将直接影响终产物12的纯度，故需严格控制好虑饼的厚度。连续的msmprs和串联的自动搅拌式单板式过滤器使得纯化后的化合物1的纯度达到了99.8%，且每天可生产2.6kg。
第三阶段是prexasertib单乳酸盐单水合物的制备。首先加入中间体1的甲酸溶液和8个当量的30%乳酸溶液，加热浓缩使甲酸的含量降至0.8当量(均相对于api而言)。浓缩时会有油状物产生即为化合物12，再加入四氢呋喃进行稀释，同时转入缓冲罐中，随后继续加入四氢呋喃，prexasertib单乳酸盐单水合物开始析晶。前面都是连续流动性生产过程，析晶需在200l的缓冲罐中分批完成，待析晶完全后，离心烘干即可。整个过程的产率约为75～85%，纯度可达99.77～99.82%，且按照此工艺每天可生产1.99kg终产物prexasertib单乳酸盐单水合物。
kevin p. cole等研究人员终利用该工艺生产了24kg的prexasertib单乳酸盐单水合物化合物12，据估计足够114000次单剂量给药，也足以满足临床试验。该流程在实验室的通风橱中即可进行，操作简单，完全符合cgmp要求，同时也减少了危险化学品对操作工人的伤害，使得高温高压下的反应更加安全有效。这一成果也开启了药物连续生成的新篇章，在标准的cgmp规范下，kevin p. cole等人研发的多步连续流动化学过程相对于传统的生产过程具有质的飞跃，进一步的研发将可能改变精细化学品和药物的生产方式。
参考资料
kevin p.cole, jennifer mcclary groh, martin d.johnson et al. kilogram-scale prexasertib monolactate monohydrate synthesisunder continuous-flow cgmp conditions. science, 16 jun 2017,356(6343):1144-1150,doi:10.1126/science.aan0745
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原标题：礼来是如何在规范的cgmp条件下安全的制备公斤级化疗药 作者：作者: liuphar_c