KRAS(G12C)突变抑制剂Sotorasib的商业化生产工艺开发

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Sotorasib(AMG510)是一款高选择性的、不可逆转的KRASG12C突变抑制剂,是全世界第一款治疗KRAS基因突变癌症的靶向药,用于治疗携带特定的KRAS基因突变(KRAS-G12C)的晚期非小细胞肺癌患者1。近期, Amgen团队在Org. Process Res. Dev.期刊发表了介绍Sotorasib商业化生产工艺开发的文章2


Sotorasib第一代生产工艺及存在问题

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Sotorasib商业化生产工艺及相对于第一代生产工艺的改进

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Sotorasib商业化生产工艺相对于第一代生产工艺改进的具体点如下:


01

Step 1a 氯化反应



Step 1a 氯化反应,会产生一个类二聚杂质(M-1 Dimers,见图1)。在第一代生产工艺中,该杂质高达15%,严重影响了反应的收率。研究人员提出了该杂质产生的两条可能的路径(图1中Pathway A和Pathway B)。通过研究发现M-1 Dimers在该歩反应的前期形成较快,在Chloro-M-1富集比较多的时候,该杂质形成速度显著降低,所以研究人员认为Pathway A是该杂质形成的主要路径。根据此假设的机理,研究人员调整了加料顺序,把M-1缓慢滴加到POCl3和DIPEA的溶液中,并提高了反应温度,增加了POCl3的当量,使整个反应过程中M-1的浓度保持在一个比较低的水准。通过这些参数的调控,最终该类二聚杂质降低到了1.5%。

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02

Step 2 Suzuki Coupling反应


Step 2 Suzuki Coupling反应,该反应应用于商业化生产主要存在几个问题: 

a) 在第一代生产工艺中使用了三氟硼酸盐(Compound 4),由于腐蚀性不能使用玻璃反应釜;

b) 在第一代生产工艺中使用了二类溶剂1,4-二氧六环;

c) 催化剂Pd(dppf)Cl2的使用量较高,为2.5 mol%,成本较高且增加了除Pd的难度。研究人员通过高通量筛选及优化,最终选用boroxine(Compound 7)为偶联试剂, 2-甲基四氢呋喃做溶剂,0.6 mol%的Pd(DPEPhos)Cl2做催化剂,解决了该步反应的工艺问题。

此外,研究人员通过研究还发现溶液的浓度及含水量对Compound 7的稳定性有比较大的影响;还通过研究确定了反应体系中可接受的氧气含量为 < 10.1 mol%(相对于Pd)。


备注:关于该歩更详细的工艺优化见Amgen团队最近发表的OPRD: doi.org/10.1021/acs.oprd.2c00332。


03

Step 3 脱Boc反应


Step 3脱Boc反应,第一代生产工艺中先经过除Pd,然后用TFA脱Boc,最后把反应液加到碳酸钾/甲醇体系中淬灭并析晶。由于使用了甲醇作为co-solvent,会产生醇解杂质Compound 12 (见图2),并且结晶析出的产物晶体粒径很小,过滤非常困难。研究人员通过大量筛选及优化,发现N-甲基-2-吡咯烷酮是比较合适的co-solvent,排除了产生杂质Compound 12的可能性,并且通过显微镜图片对比发现,在晶型保持的前提下,析出的晶体粒径增大了10倍多,大大提高了过滤效率,过滤时间从4-6天降低到<12 h="">

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图2



04

Step 4 反应


Step 4Compound 6与丙烯酰氯的反应会产生二聚杂质(Compound 13,见图3),该杂质在Step 4及后续Step 5结晶工艺中非常难除去。Step 4中未完全转化的Compound 6Step 5中会全部转化为二聚杂质,会导致最高10%的收率损失。研究人员根据该二聚杂质产生的可能机理(Compound 6AMG 510的Michael加成产物),提出在酸性条件下该二聚杂质可能会被抑制。通过大量筛选,研究人员发现通过添加1 eq. 的TFA,该二聚杂质被完全抑制了,并且Compound 6完全转化为AMG 510

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图3


但是添加TFA之后,Step 4产生了个新杂质Compound 14,LCAP ~0.05% (见图4)。该杂质产生可能是由于TFA中残留的TFAA导致的;也可能是TFA跟丙烯酰氯反应生产混酐,再与Compound 6反应导致的。通过添加TFA,发现该杂质没有增大;把TFA跟丙烯酰氯先预混,该杂质最高增大到0.54%。通过此,研究人员判定是混酐导致了该杂质的产生。由于在实际生产工艺中,TFA跟丙烯酰氯是分开加入的,且通过一系列破坏性实验,杂质Compound 14都没有增大,研究人员评估认为此杂质的产生属于低风险。


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图4


05

Step 5结晶工艺


Step 5结晶工艺,在第一代生产工艺中为了抑制及清除二聚杂质Compound 13,添加了AcOH。AcOH加速了 AMG 510的不稳定性,加速了醇解及水解杂质的产生(见图5)。由于二聚杂质Compound 13已经在Step 4中得到了有效控制,所以研究人员在结晶工艺中不再加入AcOH。通过调整结晶溶剂乙醇/水的比例,得到了稳定的相同晶型,并提升了DS的纯度。


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图5


✎  参 考 文 献  

  1. 1.  Batra, M.; Pathak, V.; Kline, J. M.; Lepin, J. Regulatory Rapporteur 2022, 19, 30-32.

  2. 2.  Liang, Z.; Daniel, J. G.; Matthew G. B. et. al. Org. Process Res. Dev. 2022, 26, 3115-3125.

  3. 3.  Wenxing G.; Tawfik G.; Joseph, R. L. et. al. Org. Process Res. Dev. 2022, 26, 2839-2846.

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