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          連續流反應技術如何改變藥物分子合成

          更新時間:2024-01-25  |  點擊率:431
            在整個新藥研發過程中,連續流動化學技術的使用更為突顯,獲得主導化合物后,必須挑選出一組與藥品具備同樣特性的化合物,通常的精確計量的數值 5-10mg,假如必須開展藥物代謝動力學模型(PK),則必須達到 0.5-1 克。合成方式合理,可以迅速實現, 擴張反應時要立即更改提升反應標準,或是在反應擴張時發生技術性問題要立即補充一定數量的藥物,否則將會演變成大難題。尤其是開展體內毒性研究時,必須達到5-30克,化合物作為備選藥品開展毒理研究 時必須達到30-500克,一旦進入到臨床醫學研究,就必須是KG級的商品。假如原始合成應用連續流動化學的方式,則只需略微提升一下,就可以完成0.001-1KG 的水準。
           
            連續流反應技術在藥物分子合成中的應用主要有:
           
            01   硝化工藝
           
            硝化是指將硝基團引入到有機物中而產生的一種化學反應,在醫藥、農藥、活性中間體、染料、炸藥等方面有著廣泛的應用。這一過程的危害特征是:快速反應,高放熱;反應材料有爆炸危險;硝化試劑有很強的腐蝕性,很強的氧化性,它與油脂,有機物,特別是不飽和有機物,會發生燃燒或爆炸[1]。硝化產品和副產品都有一定的爆炸危險。Panke等人在CYTOS不銹鋼微型反應器中實現了1-甲基-3-丙基-1H-吡唑-5-羧酸硝化反應。結果表明,在此條件下,在35分鐘內,以73%的得率和5.5克/小時的產率得到了較好的控制。該反應器因其體積小、比表面大、熱量傳遞快等優點,可將反應維持在90°C左右,避免了高溫時產生的副反應。
           
            02   氟化工藝
           
            氟化是將氟原子引入到化合物分子中的一種化學反應,所涉及到的工序稱為氟化法。其危險特征是:反應物有爆炸和燃燒的危險;氟化氫是一種強烈的放熱反應,如果不能將反應的熱迅速排放出去,很容易造成很高的溫度和壓力,從而引起設備的爆炸;大部分的氟化物由于其腐蝕性和毒性較大,在生產、儲存、運輸、使用等過程中,由于泄漏、使用不當或其它原因,極易引起事故。以氟元素作為氟源,具有較高的原子經濟性,但由于反應過程激烈,放熱嚴重,常規釜式反應器很難實現[2]。
           
            03   加氫工藝
           
            加氫是向有機物分子中添加氫原子而發生的一種反應,加氫反應的過程稱為加氫,其危害特征為:所用物質存在易燃易爆性,氫氣爆燃臨界值在4%-75%,易燃、易爆特征明顯。氫氣是一種劇烈的放熱反應,當氫氣與鋼水接觸時,鋼水中的碳分子很容易與氫氣發生反應,形成碳氫化合物,導致鋼水裝置的強度下降和氫脆;催化劑在再生、激活時容易發生爆燃;由于加氫過程中產生的氫氣及其它不完全的雜質,使其在加氫過程中容易引起火災、爆炸等事故[3]。有人在250 psi(1.7 MPa)的反應壓力下,利用克拉布特雷(Crabtree)催化劑,對烯烴的均相催化加氫反應進行了研究。這種方法可以精確地控制氫氣的含量,文獻所提及的所有底物在93s的停留時間內均能達到定量轉化。
           
            04   重氮化工
           
            藝胺與亞硝酸在較低的溫度下發生反應,從而形成重氮化合物,其危害特征是:重氮化合物在較高的溫度下,尤其是含硝基團的重氮化合物,在常溫下也會發生裂解。部分重氮化合物在干燥條件下具有較高的反應活性和穩定性,在加熱或摩擦、撞擊作用下會產生裂變,甚至產生爆炸。亞硝酸鈉是一種在175°C左右就會分解的無機氧化物,它和有機物質反應會引起火災和爆炸[4]。反應物存在易燃、易爆等危險。本項目提出一種三元連續流動的重氮化過程,既能避免重氮鹽-胺偶合副反應的產生,又能有效地抑制并聯副反應中的酯基水解,是一種可供參考的連續流動反應技術。
           
            05   光氣及光氣化工藝
           
            光氣及光氣化過程中,包括了光氣的生產工藝和由光氣生產光氣化產物的工藝路線。該過程的危害特征是:光氣是一種毒性很強的氣體,在儲存、運輸和使用過程中,一旦發生泄漏,就會導致大范圍的污染和中毒事故。有爆炸危險的反應介質;氯化氫是一種腐蝕性很強的副產物,在生產過程中極易引起設備或管道的泄漏,從而導致工作人員中毒。這種方法可以在現場根據需求來生產光氣,解決了光氣的儲存和運輸問題[5]。與此同時,用于反應的硅基表面有一層氧化膜,能夠抵抗腐蝕性氣體(生成的HCl)的腐蝕,起到了保護作用。在此反應器內,氯和環己胺得到了充分的轉化。這一技術能夠保證光氣和光氣化過程的安全性。
           
            06   氯化工藝
           
            氯化反應指的是將氯原子引入到化合物分子中的反應,含有氯化反應的工藝被稱為氯化工藝,主要有氯化取代、加成氯化、氧氯化等。這種方法的危害特征是:
           
            (1)氯化反應是一個放熱的過程,特別是在高溫條件下,反應更加激烈、快速、放熱更多;
           
            (2)大部分使用的原材料都是易燃和易爆的;
           
            (3)通常使用的氯化劑中,氯是一種毒性很大、氧化能力很強、貯存壓力很大的化學物質,大部分的氯化法都是以液氯為原料,首先蒸發后進行氯化,一旦泄露,就會有很大的危險;
           
            (4)氯氣中含有氧氣和三氯化氮等雜質,在使用時極易造成危害,尤其三氯化氮積聚后,極有可能引起爆炸;
           
            (5)所產生的氯化氫氣在水中具有很強的腐蝕性;
           
            (6)含氯反應后的廢氣有可能生成易燃的混合氣體[6]。有學者采用30%的鹽酸作氯化劑,取代對環境無害的二氯亞砜,三氯化磷,五氯化磷,使用對環境無害的氯化劑,使用連續流動式反應器,在高溫高壓下,將正丁醇,如烷基醇,在15分鐘內,反應的產率為85%-87%。
           
            總之,盡管流動化學在過去的數十年里得到了很大的發展,但是在制藥工業中,仍然是以間斷或半間斷的方式進行的。隨著我國制藥和化工安全需求的提高和綠色化學的推廣,具有連續化、自動化和智能化特點的流動化學技術必將是制藥和化工的發展趨勢[7]。
           
            歐世盛科技推出的微反應加氫平臺具有更高的效率和選擇性。微通道反應器可以很容易地用于放大反應,放大效應較小。在催化劑開發方面,微通道反應器的進一步發展將滿足更好的選擇性和更高的周轉次數以及提高穩定性的需要。
           
            參考文獻
           
            [1]孫麗梅,李林虎,徐寧.連續流微反應技術合成三乙膦酸鋁[J].現代農藥,2021,20(05):16-18.
           
            [2]陳家寶,陳建軍,熊霜雨,王周玉,宋巧,錢珊.連續流微通道技術合成黃酮類天然產物[J].化學通報,2021,84(09):964-970,980.
           
            [3]舒鑫琳,徐登鉛,顧海寧.連續流微反應技術在2,4-二氯氟苯的硝化中的應用[J].廣 州 化工,2021,49(14):73-75.
           
            [4]王昱翰,沈沖,蘇遠海.光化學微反應技術的基礎及研究進展[J].化工進展,2021,40(09):4749-4761.
           
            [5]俞航偉,趙金陽,周朋成,余志群.連續流硝化反應技術研究進展[J].浙江化工,2020,51(11):26-31.
           
            [6]程蕩,陳芬兒.連續流微反應技術在藥物合成中的應用研究進展[J].化工進展,2019,38(01):556-575.
           
            [7]程廣業,連續流反應技術在藥物分子合成中的應用研究.中國科技期刊數據庫,工業A.

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