イパタセルチブの重要中間体製造のための連続フローグリニャール反応の開発
イパタセルチブの重要中間体を製造するための連続フローグリニャール反応の開発およびスケールアップについて報告されています。カスケード型連続撹拌槽反応器(CSTR)を使用することで、収率(61%から80%への向上)、プロセスの堅牢性、および製品品質が改善され、プロセス制御を強化した効率的かつスケールアップ可能な医薬品製造が実現した。
「より深いプロセス理解を得るため、Mettler Toledo EasySamplerを用いてCSTR2およびCSTR3において30分間隔でアットライン分析用サンプルを採取し、さらに各DoE実験について蒸留前の粗有機層からオフラインHPLC分析用サンプルを採取した。」
Kaldre, D., Stocker, S., Linder, D., Reymond, H., Schuster, A., Lamerz, J., Hildbrand, S., Püntener, K., Berry, M., & Sedelmeier, J. (2024). Development of a continuous flow Grignard reaction to manufacture a key intermediate of Ipatasertib. Organic Process Research & Development, 28(7), 1576–1586. https://doi.org/10.1021/acs.oprd.4c00123
KRAS G12C阻害剤ディバラシブ(GDC-6036)向け高機能化キナゾリン有機亜鉛化合物の連続フロー合成
KRAS G12C阻害剤ディバラシブ(GDC-6036)の重要前駆体であるキナゾリン有機亜鉛中間体を合成するための連続フロープロセスの開発およびスケールアップについて報告されています。この合成では、グリニャール試薬i-PrMgCl·LiCl(塩化イソプロピルマグネシウム-塩化リチウム錯体)を用いてハロゲン-金属交換を行います。このグリニャール試薬はブロモキナゾリンと反応し、キナゾリン有機マグネシウム中間体を生成します。高温条件下における有機マグネシウム中間体の不安定性という課題に対しては、プラグフロー反応器(PFR)を用いた精密な温度および滞留時間制御を行い、その後、沈殿物の管理のために連続撹拌槽反応器(CSTR)を用いることで対応した。
「−20 ℃で実施したバッチ反応中に取得したin situ FTIR分析およびRC1反応熱量測定データから、Br-Mg交換反応はほぼ瞬時に進行し、有意なi-PrMgCl·LiClの蓄積は認められなかった。これは、この金属化工程においては反応速度論よりも効率的な物質移動の方が反応速度に大きく影響する可能性を示唆している。そのため、試薬流の完全かつ確実な混合を可能にし、2への完全変換を保証するため、最小滞留時間として15秒が選定した。」
Kelly, S. M., Lebl, R., Malig, T. C., Bass, T. M., Kummli, D., Kaldre, D., Orcel, U., Tröndlin, L., Linder, D., Sedelmeier, J., Bachmann, S., Han, C., Zhang, H., & Gosselin, F. (2023). Synthesis of a Highly Functionalized Quinazoline Organozinc toward KRAS G12C Inhibitor Divarasib (GDC-6036), Enabled through Continuous Flow Chemistry. Organic Process Research & Development, 28(5), 1546–1555. https://doi.org/10.1021/acs.oprd.3c00164
ジメチルカルバモイルクロリドへの二重有機金属付加によるLSN647712の連続フロープロセス
本研究では、ラスミジタン製造における重要中間体であるLSN647712を合成するための、高効率な連続フロープロセスについて報告しています。本手法では、Turbo Grignard試薬およびリチオ化2,6-ジブロモピリジンを用い、ジメチルカルバモイルクロリドに対して逐次的な有機金属付加を行います。グリニャール試薬の生成時には、ReactIRによりC−Clピークの減衰をモニタリングし、出発物質の迅速な変換を確認しました。フロープロセスでは、製品および未反応試薬の濃度を定量するためにインラインReactIRセルを使用し、反応が効率的かつ制御された状態で進行していることを確認した。
「バッチPATデータに基づき、ジャケット付き反応器を単段CSTRへ変更し、ラボスケールおよび生産スケールで十分に実績のある手法に従って、より大量のグリニャール試薬を生成した。……連続ReactIRモニタリングにより、運転中に反応が良好に制御された状態で進行していることが示された。このオンデマンドシステムでは、0.5 Lのジャケット付き反応器を用いて、開発期間を通じて数十リットルのTurbo Grignard試薬を製造した。」。
Li, H., Sheeran, J. W., Kouvchinov, D., Clausen, A. M., Crouch, I. T., Bio, M. M., Fang, Y., Frank, S. A., Johnson, M. D., & Kerr, M. S. (2021). A continuous flow process for LSN647712 via double organometallic additions to dimethylcarbamyl chloride. The Journal of Organic Chemistry, 87(4), 2045–2054. https://doi.org/10.1021/acs.joc.1c01354
プロセスリスク低減戦略に基づくオキシム-オレフィン環化付加によるBACE1阻害剤E2609/E2071の合成
E2609/E2071の製造プロセスは、極低温工程、不安定な中間体、危険なフッ素化反応、および安全性に懸念のある自己触媒的トリフルオロメチル化を排除するよう再設計されました。主な改善点には、ReactIRを用いたin situ IR制御によるTurbo Grignardアリール化の導入が含まれます。これにより、Turbo Grignardアリール化における重要な有機金属種をリアルタイムでモニタリングできるようになり、極低温リチオ化に代わって、0 ℃で安全かつ完全な金属化を実現しました。また、アクロレイン、CF₃TMS、および生成物の形成を追跡することで、自己触媒的トリフルオロメチル化のフロープロセスを制御し、熱暴走を防止した。
「アリールグリニャール試薬29および四面体付加体30の生成は、従来の工程内管理(IPC)手法(HPLCやGCなど)では直接モニタリングできなかった。そのため、これらの化学種を直接モニタリングするために、in situ IR分光法を採用した……」
Kim, D.-S., Yoshizawa, K., Mitasev, B., Schnaderbeck, M., Zhang, H., Omori, M., Kayano, A., Nagai, M., Wakasugi, K., Watanabe, Y., Benayoud, F., Suzuki, Y., Motoki, T., Kaneko, T., Takaishi, M., Ishida, T., Takeda, K., Kita, Y., Yamamoto, N., Khan, A., Dimopoulos, P., Farthing, C. N., Hall, A., Chanda, A., Lu, L., Bracke, M., & Fang, F. G. (2022). Synthesis of BACE1 inhibitors E2609/E2071 via oxime–olefin cycloaddition following a process risk mitigation strategy. Organic Process Research & Development, 26(3), 804–816. https://doi.org/10.1021/acs.oprd.1c00223
ラマン分光法によるグリニャール試薬と塩化マンガン(II)とのトランスメタル化反応のリアルタイムin situモニタリング
in situラマン分光法をEasyMax自動反応装置と組み合わせることで、アニソールおよび2-メチルテトラヒドロフラン(2-MeTHF)中におけるグリニャール試薬と塩化マンガン(II)(MnCl₂)とのトランスメタル化反応をモニタリングしました。ラマン分析により、MnCl₂の消費および塩化メチルマンガンの生成をリアルタイムで追跡することが可能となり、粉砕したMnCl₂は速やかに反応する一方で、未粉砕のMnCl₂はプロセスを大幅に遅延させることが明らかになりました。この手法は反応速度論に関する知見を提供し、プロセス最適化を支援するとともに、空気および水分に敏感な反応系に適しています。
「この反応においては、Mg/Mnトランスメタル化の反応速度論および反応機構を理解し、高い化学選択性を達成するためには、本反応に対するin situラマン分光法による反応モニタリングの適用が不可欠である。また、この分析技術は、水分および空気に敏感な反応内容物を含む密閉系反応において、標準的な分析手法に伴うサンプリングの困難を回避するうえでも極めて有用である。」
Tong, W., Zhou, G., & Waldman, J. H. (2022). Real-time and in situ monitoring of transmetalation of Grignard with manganese(II) chloride by Raman spectroscopy. Organic Process Research & Development, 26(5), 1184–1190. https://doi.org/10.1021/acs.oprd.1c00446
異なる溶媒におけるn-ブチルマグネシウムブロミドグリニャール試薬の合成に関するプロセス危険性評価と発熱機構
本研究では、さまざまなエーテル系溶媒中でのn-ブチルマグネシウムブロミド(n-BuMgBr)の生成に伴う熱危険性および発熱経路について検討しています。反応熱量測定、in situ IR分光法、および量子化学計算を用いて、2-MeTHF、CPME、DGBEなどの代替溶媒が、従来のジエチルエーテルおよびTHFと比較して熱暴走リスクを大幅に低減することを示しました。これらの溶媒は自己触媒的な発熱を抑制し、反応開始に伴う発熱を低減するとともに、マグネシウム挿入反応中の反応環境を安定化します。リスク評価の結果、これらの溶媒は本質的により安全な運転領域を提供し、大規模なグリニャール試薬製造により適した選択肢であることが確認された。
「……反応特性は、(1)反応の発熱性に関する情報を提供する等温および等周囲温度条件での実験、(2)反応進行中の化学種の変化をモニタリングでき、異なる溶媒における等温実験と組み合わせることで発熱機構の解明に役立つIR分光法、によって調査された……」
Cheng, Z., Ni, L., Wang, J., Jiang, J., Yao, H., Chen, Q., Cui, F., Jiang, W., & Ye, S. (2021). Process hazard evaluation and exothermic mechanism for the synthesis of n‑butylmagnesium bromide Grignard reagent in different solvents. Process Safety and Environmental Protection, 147, 654–673. https://doi.org/10.1016/j.psep.2020.12.041
CO₂カルボキシル化反応におけるCO₂の(脱)活性化:グリニャール試薬と求核塩基を用いたケーススタディ
本研究では、求核塩基、特にDBU(1,8-ジアザビシクロ[5.4.0]ウンデク-7-エン)が、グリニャール試薬とCO₂とのカルボキシル化反応にどのような影響を及ぼすかを調査しています。DBUは他の塩基と比較して、生成物収率およびCO₂溶解度を特異的に向上させます。しかしながら、速度論解析の結果、活性化障壁がもともと低いため、律速段階に対するDBUの触媒効果は無視できることが示されました。これらの結果は、DBUがCO₂吸収の向上に寄与する一方で、カルボキシル化反応そのものを大幅に加速するわけではないことを示している。
「……グリニャール試薬のカルボキシル化反応における初期の律速段階に着目した競争速度論解析を実施し、有機金属カルボキシル化反応におけるCO₂-求核塩基付加体の役割を明らかにした。……DBUを除くほとんどの塩基は負の効果を示し、グリニャールカルボキシル化を促進するDBUの特異な性質が浮き彫りとなった。……さらに、in situ IR分光法を用いてカルボキシル化反応におけるDBUの役割を明らかにしようと試みた。」
Lauridsen, J. M. V., Cho, S. Y., Bae, H. Y., & Lee, J.-W. (2020). CO2 (De)Activation in Carboxylation Reactions: A Case Study Using Grignard Reagents and Nucleophilic Bases. Organometallics, 39(9), 1652–1657. https://doi.org/10.1021/acs.organomet.9b00838