【技术】OPRD刊文 | 凯莱英与Mirati合作，成功开发Adagrasib的商业化生产路线

近日，凯莱英医药集团（股票代码：002821.SZ，6821.HK；以下简称“凯莱英”）在学术期刊《有机工艺研究与开发》（Org. Process Res. Dev., Impact Factor 2022: 3.858）上发表研究论文《阿达格拉西布商业化生产路线的开发》（Development of Adagrasib’s Commercial Manufacturing Route）。该项研究成果由凯莱英小分子事业部与Mirati公司工艺开发组协作完成，充分体现了凯莱英在工艺研发和生产领域的国际领先优势，未来将继续引领全球小分子CDMO行业创新发展。

Adagrasib（Krazati, MRTX-849）是一款针对KRAS G12C突变体的特异性口服抑制剂 (Figure1)。2022年12月13日，美国FDA正式批准了该药物用于晚期肺癌成年患者（NSCLC）的治疗。其原始合成路线共需8步反应（Figure2），首先是在嘧啶环上引入侧链，经过冗长的线性合成方法最终获得产物。由于中间很多步骤收率低下，导致路线的总收率仅有1%，为此，凯莱英和Mirati技术团队合作，在商业化生产阶段对其进行路线优化及策略调整，减少反应步骤，成功实现技术突破。

通过对Adagrasib的结构进行分析，技术团队考虑从官能团的引入次序着手，选择最优的合成策略。鉴于嘧啶环的特性，在第一步反应引入哌嗪环，能省去保护、去甲基化和活化3个相关步骤（Figure 3），效率最高。同时，酯化、芳基化、酰基化等后续步骤也更加顺畅。

通过实验发现，手性哌嗪衍生物片段与嘧啶环的反应良好，结晶后的分离收率可达90%，且异构体和杂质的水平均可以控制在1%以内。随后，技术组对无保护的手性哌嗪衍生物片段与嘧啶环的反应作了进一步研究，发现该路线具有很高的可行性，之后引入Cbz保护基能得到99.2%的高纯度中间体MR84907，收率高达91%（Figure 4）。由于手性哌嗪片段（富马酸盐）的分子量较大，采用无保护的新技术路线后，关键中间体MR84907的用量显著降低，极大减少了合成成本（Figure 5）。

第二步和第三步分别为C-O Buchwald偶联和脱Boc成盐反应。经过优化，C-O Buchwald的钯催化剂的负载用量可以优化到1.5 mol%以下，并在脱除Boc后以80%的收率得到中间体MR84910 的酒石酸盐（Figure 6）。配体筛选显示Xantphos具有最高活性，能将钯催化剂的负载量进一步降低至0.25-0.5 mol%（Figure 7）。

然而在规模化生产时发现，C-O Buchwald反应的小试结果很难重现，反应动力学研究表明3PO4和脯氨醇的浓度至关重要。为此，技术组对磷酸盐的形貌又开展了深入研究。电镜图显示，在规模化生产过程中反应体系内的磷酸盐有明显的聚集现象（Figure 8），表面积下降，严重影响了催化效率。基于此，技术组开发了湿磨法，用来在加热状态下更好的分散磷酸盐，从而获得较好的反应速率，并成功将此反应放大到了公斤级（Figure 9）。

第四步为C-N Buchwald偶联反应。技术组通过条件筛选得到了最优组合：(R)-BINAP, K3PO4, 2-MeTHF，反应收率80-90%（Figure 10）。为进一步提高收率，技术组对反应动力学进行了研究，发现产物会随反应时间的延长而降解（Figure 11），所以必须严格控制Buchwald的反应时间在30小时之内。由于产物MR84910是游离碱，技术组对该产物的盐型和晶型筛选也同时进行了研究，盐型筛选表明选择对甲苯磺酸成盐最佳，结晶步骤的动力学曲线研究显示，等当量时MR84915的对甲苯磺酸盐具有最低的溶解度，而当超过该当量点之后，产物的溶解度会快速增加（Figure 12）。最终，技术组选择加入0.98个当量的对甲苯磺酸成盐，并以71%的结晶收率得到MR84915的对甲苯磺酸盐，将原始工艺路线的收率提高了20%。

第五步反应为脱除Cbz保护基。技术组采用2-巯基乙醇来替代TMSI避免了潜在致突变杂质苄基碘的生成。反应液可以直接加水进行析晶，从而得到质量良好的MR84916（Figure 13）。

此外，研究还证实2-巯基乙醇的存在会使得反应体系维持较高的e.e.值，下图的对比实验中未添加2-巯基乙醇，可以明显的观测到产物的e.e.值随温度的升高和时间的延长而逐渐降低（Figure 14）。这是由于在不添加2-巯基乙醇的条件下，氰基的α-H在碱的作用下会去质子化，随后发生逆迈克尔加成导致Cbz-哌嗪开环，然后二次关环，发生消旋。如果优先脱除掉Cbz则会得到具有较弱离去活性的哌嗪，不会开环。

第六步反应为酰胺键的生成，该反应在报道路线中收率很低。优化后发现，不添加三乙胺，采用2-氟丙烯酸的钠盐可以同时促进酰基化的活性和原料的稳定性。该反应的监测收率可达89%，分离收率为70%（Figure 15）。由于产物为最终的API，因而进行了两次重结晶来保证质量。

最终的合成路线如Figure 16所示，该商业化路线为6步反应，总收率为32%，单个批次的产能为100kg。在该路线的研发过程中，技术组攻克了原始路线收率低、步骤长、成本高、有潜在致突变杂质生成等诸多技术瓶颈，成功制备了吨级的Adagrasib以供临床试验和商业化需求。

凯莱英作为全球范围内知名的CDMO公司，将持续保持小分子工艺开发和商业化生产的领先地位，引领全球小分子合成工艺的革新潮流。通过连续反应等绿色制药技术，帮助更多客户突破研发瓶颈，创造更大价值，让先进的绿色制造技术走出实验室，大规模应用于商业化生产当中。