深圳市一正科技有限公司

【摘要】

纳尔逊·曼德拉大学的C·R·萨甘迪拉P·瓦茨申请的CN 113677658 A发明：生产奥司他韦的流动合成方法提供了由莽草酸生产奥司他韦及其药学上可接受的盐的流动合成方法，特别地但不排他地提供了在九步流动合成中由莽草酸生产磷酸奥司他韦的流动合成方法，该方法与已知方法相比提供了更优的反应时间和产物产率。在九步流动合成中由莽草酸生产磷酸奥司他韦的流动合成方法中涉及酯化、叠氮化、氮丙啶化、开环、酰化及还原等多种类型的反应。

除第2，8，9三步反应因成盐生成固体产物需要超声加速移动外，其余六步均可以用荷兰Chemtrix的Labtrix微通道反应器实现连续操作。相对于传统的批次反应，反应时间，转化率，选择性都大幅度提高，而且还为传统的危险反应如叠氮化反应批次操作时不能高温处理，但使用荷兰Chemtrix的Labtrix微通道反应器可以在高温190℃安全操作。磷酸奥司他韦的流动合成案例充分体现了流动合成的可行性，安全，高效，高转化率等优点，给相似的工艺提供了充分的可行性验证，也为后续的生产放大提供了重要参考。

【背景技术】

流感是一种严重的呼吸系统病毒感染，由于每年的流行和可预测的大流行而导致显著的发病率和死亡率。仅在美国，每年就记录200000人住院和36000人死亡。此外，该病毒每年影响约20％的世界人口，导致约500000人死亡。磷酸奥司他韦是被称为神经氨酸酶抑制剂(NAI)的一类化合物中的一种化合物，用于治疗和预防流感。它对由甲型流感病毒和乙型流感病毒引起的流感有效。现有技术中描述了许多制备磷酸奥司他韦的方法和合成路线。然而，用于生产这些化合物的现有合成方法基本上基于标准的搅拌分批反应器型方法(stirred batch reactor type process)，其中使用大量有机溶剂。

此外，大多数已知方法要么采用叠氮化物化学，要么采用保护基团化学，这两者特别是在分批方法中都引入了固有的限制。叠氮化物化学因为其危险和高度放热的性质而引起许多安全问题，这在工业规模上变得甚至更加明显。由于这些固有的危险，过程化学家在可以用于最大化反应效率和反应产率的反应参数方面受到限制。另一方面，保护基团化学通常会增加反应时间同时降低总产率，从而增加最终产物成本。

最近称为“流动化学”的微型反应器技术(MRT)是一种新兴技术，其使得研究和开发人员能够利用连续流动快速筛选反应，从而确定适合在生产水平上使用的反应条件。此外，除了使用传统的反应方法以外，与使用小反应器体积相关的固有安全性使得使用者能够采用以前认为在生产环境中使用过于危险的反应条件；如极端的反应条件或使用/生成“危险”化合物。因此，通过使用该技术增加了化学家可用的反应类型。

此外，在磷酸奥司他韦的情况下，连续流动合成可能提供一种足够有效的技术，使得能够在大流行的情况下特别是在发展中国家实现快速本地制造。纳尔逊·曼德拉大学的C·R·萨甘迪拉P·瓦茨申请的CN 113677658 A发明：生产奥司他韦力图通过提供用于生产奥司他韦的新型流动化学方法，来解决现有技术的一些缺点。

【流动反应器】

2.1 Labtrix微通道反应器(品牌：荷兰Chemtrix)

Labtrix微通道反应器(品牌：荷兰Chemtrix)是一种手动操作的“即插即用”连续流动反应器系统，用于在微型反应器内进行快速反应筛选和方法优化。该系统具有模块化设置，其便于更换组件以增加化学兼容性、进料管线数量或反应器类型或体积。它可以用于在-20℃至195℃的温度范围和20bar的最大操作压力下使用非常少的试剂进行反应。该系统主要由Labtrix启动单元、热控制器、注射泵、注射器、管道和配件组成。

启动单元容纳微型反应器。它可以加热或冷却至介于-20℃至+195℃之间的温度，由热控制器控制。装有玻璃气密性Leur锁注射器的注射器泵将试剂计量至微型反应器中。该系统有十二种不同的可互换玻璃微型反应器类型，其体积和设计各不相同。这些玻璃反应器根据其设计和混合模式分为三个不同的类别。T?混合反应器、SOR-混合反应器和催化剂反应器是所述三个不同的类别。

微通道反应器（品牌：荷兰Chemtrix 型号：Labtrix Start）

2.2 微通道固定床反应器系统

[0086] 该系统由带有增强PEEK可调端接头的10mm i .d .×100mm Omnifit玻璃柱组成。使用PTFE管(0 .8mm ID)将柱反应器连接至HPLC泵，并从反应器连接至收集容器。使用流速范围为0 .00-10 .00ml/min的蠕动HPLC泵系列III(10ml泵头)，将液体试剂计量通过装有10bar

背压调节器的固定床反应器。（一正科技微通道固定床反应器）

一正科技微通道固定床反应器

2.3 超声处理PTFE盘管反应器(Coil Reactor)系统

超声处理PTFE盘管反应器(Coil Reactor)系统该系统由装有两个装有试剂的10ml SGE玻璃注射器的Chemyx注射泵组成。将两股试剂流泵入T-混合(Omnifit labware，孔径：8 .0mm ID，0 .5-4mm OD) ，其连接至0 .8mlPTFE盘管反应器(0 .8mm ID，1 .6ml管长)，下游有产物收集瓶。将T-混合器和PTFE盘管反应器放入温度控制的超声水浴中。EINS SCI专业超声波浴(40kHz)用于超声处理。

【连续流反应过程】

图1 用于生产磷酸奥司他韦的连续流动合成方法的优化合成路线示例

3.1 反应1：莽草酸8的连续流动酯化

莽草酸8的酯化是合成(-)-磷酸奥司他韦的第一步(方案1)。研究了各种酯化条件以优化Chemtrix Labtrix微通道反应器和填充床柱流动系统中的酯化反应。分别在Chemitrix Labtrix微反应器系统和固定床反应器中进行所有溶液相和固相酯化反应。Chemtrix Labtrix微反应器系统用于进行所有溶液相酯化的研究。该系统装有19 .5μl玻璃反应器，用于在催化剂存在下优化莽草酸酯化。

亚硫酰氯、草酰氯、亚硫酰氯/DMF、草酰氯/DMF、苯磺酸(BSA)和对甲苯磺酸(PTSA)是用于莽草酸酯化的研究的各种催化剂。两个注射泵用于将试剂从两个10ml SGE Luer锁气密玻璃注射器泵入装有10bar背压调节器的热控制微型反应器系统中。莽草酸(0 .1M)和催化剂均溶解于乙醇中，并分别泵入流动系统。使用HPLC方法A收集和分析样品。

表1  Chemitrix Labtrix系统操作反应1的反应效果

为了避免生成大量的酸废物，研究了在连续流动系统中使用固体酸催化剂Amberlyst 15与乙醇进行莽草酸酯化。装有固体催化剂的微通道固定床反应器用于所有固相酯化研究(方案2)。

向10mm ID x 100mm 玻璃柱内填充Amberlyst 15或Amberlyst(3cm床高，2 .4反应器体积)。对柱反应器进行热控制，并使用10bar背压调节器对系统加压。使用蠕动HPLC泵将莽草酸的乙醇溶液(0 .1M)泵入加热的填充床中。使用HPLC方法A收集和分析样品。在干燥的Amberlyst 15作为莽草酸酯化催化剂的存在下，莽草酸转化率随着温度和停留时间的增加而增加。

在实验设置中，发现最佳条件是140℃和8min停留时间，以得到92％的莽草酸转化率。这与使用SOCl2进行莽草酸酯化的最佳条件(93％，140℃和8min停留时间)相比更有利。此外，从健康、环境和安全的角度来看，Amberlyst 15程序比危险的SOCl2程序更受欢迎。作为额外的优势，可以在反应结束时去除Amberlyst 15，并再生以供进一步使用。

3.2 反应2：莽草酸乙酯39的连续流动甲磺酸化

由于在反应过程中MsCl和TEA之间形成的铵盐沉淀，在玻璃微通道反应器（荷兰Chemtrix，型号：Labtrix）的 SOR3227芯片（19 .5μL）反应器，(300μm通道宽度，120μm通道深度)中，0 .8mm更大通道直径的玻璃反应器，简单PTFE盘管反应器(1mm ID)进行实验，即使在非常低的浓度下，反应器都会出现堵塞的问题。

但在超声处理下的0 .8ml PTFE盘管反应器(0 .8mm ID，1 .6m管长) (方案4)不会发生堵塞问题。超声处理看来有助于铵盐沉淀的移动，从而避免了反应器堵塞。因此，这一发展使得我们能够研究不同的反应参数并最终优化反应。然而，可以设想当反应扩大到工业规模时可能不需要超声处理。。

使用超声处理下的0 .8ml PTFE盘管反应器(0 .8mm ID，1 .6m管长)优化莽草酸乙酯39的甲磺酸化，以得到三甲磺酸酯40。将莽草酸乙酯39(0 .2M)在乙酸乙酯中与甲磺酰氯(0 .9M，4 .5当量)预混合，以制备第一溶液。莽草酸乙酯39不易溶于乙酸乙酯。因此，首先将其溶解于热乙酸乙酯中，再冷却，然后与甲磺酰氯预混合。

通过将有机碱溶解于乙酸乙酯中来制备第二溶液。筛选了以下的碱：三乙胺(TEA)、咪唑、1 ,8-二氮杂双环[5 .4 .0]十一碳-7-烯(DBU)、1 ,4-二氮杂双环[2 .2 .2]辛烷(DABCO)和三己胺(THA)。首先通过PTFE注射式过滤器(0 .45μl孔径)过滤收集的样品，以去除反应过程中形成的铵盐，然后使用HPLC方法B进行分析。

由于停留时间和反应温度的增加导致不显著的莽草酸乙酯转化率，因此研究了增加碱(TEA)浓度的影响。这些实验在室温、12s停留时间下使用莽草酸乙酯(0 .2M，1当量)、MsCl(1 .5当量)，同时改变TEA浓度。这些实验的结果示于图2。从图2可以看出，莽草酸乙酯转化率随着碱(TEA)浓度的增加而增加。

发现最佳条件是在室温和12s停留时间下使用莽草酸乙酯(0 .2M)、MsCl(0 .9M，有效1 .5当量)、TEA(3M，15当量)，以100％的转化率得到所需的甲磺酸酯。观察结果表明，反应甚至可以在比12s短得多的停留时间下进行。然而，由于可用的注射泵的限制，难以全面研究较低的停留时间。据报道，在低温优选在0℃，在三乙胺(TEA)作为碱存在下，使用MsCl以分批式反应进行莽草酸乙酯39的甲磺酸酯化，进行约2至4小时。

图2 反应2转化率与TEA浓度关系图

图3 反应2中使用不同催化剂的转化效率

从图3可以看出，在研究的碱中TEA转化率最高，而DABCO表现最差。除了DABCO，所有研究的碱都给出了与TEA相当的结果。仍然存在铵盐沉淀问题。然而，观察到使用DBU和咪唑时沉淀较轻。有趣的是，使用THA得到了澄清溶液。不存在沉淀可以归因于(THA)疏水性的增加，由于与TEA相比链长增加，使得所形成的铵盐可溶于反应溶剂乙酸乙酯中。

3.3 反应3：(3R ,4S ,5R)-3 ,4 ,5-三-O-甲磺酰莽草酸乙酯40的连续流动叠氮化

通过使用不同的叠氮化试剂和条件，将烯丙基C-3位置的OMs基团立体选择性和区域选择性亲核取代为叠氮基(方案5)。

在各种叠氮化剂的存在下，采用玻璃微通道反应器（荷兰Chemtrix，型号：Labtrix）的 SOR3227芯片（19 .5μL）反应器，以优化甲磺酰莽草酸酯40的烯丙基C-3位置的OMs基团的叠氮化(方案6)。叠氮化钠(NaN3)、叠氮磷酸二苯酯(DPPA)、叠氮化三甲基甲硅烷(TMSA)和叠氮化四丁基铵(TBAA)是该系统中研究的各种叠氮化剂。必要时使用HCl水溶液(0 .11M，1 .1当量)在流动反应器内淬灭反应。使用HPLC方法A收集和分析样品。