紫杉醇生产工艺

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,6.1,紫杉醇概述,6.2,紫杉醇半合成制备原理,6.3,紫杉醇半合成工艺过程与质量控制,第六章 紫杉醇生产工艺,抗癌药物需求,:,全球每年,:,因癌症死亡的有,600,余万,另有新诊断的癌症患者约,1000,余万,估计现有癌症患者约,4000,万,中国每年： 年死亡,130,万人,新诊癌症患者约,160,万人,现存癌症患者总数,600,万人以上,紫杉醇生产工艺,概述,具有独特的抗癌机制，作用位点为有丝分裂和细胞周期中至关重要的微管蛋白。紫杉醇能促进微管蛋白聚合而形成稳定的微管，并抑制微管的解聚，从而抑制了细胞的有丝分裂，最终导致癌细胞的死亡。,紫杉醇作用机理明确,:,紫杉醇生产工艺,概述,6.1.1,紫杉醇类药物,紫杉醇生产工艺,概述,临床应用,晚期乳腺癌有效率为,60%,，优于其它单种药的治,疗效果,25%-30%,，,1994,2),晚期非小细胞肺癌有效率达,31%,1998,3),对晚期卵巢癌有效率达,30%,1992.12,美,FDA,4),胰腺癌好转率为,29%,、头颈癌,44%,、胃癌,24%,6.1.1,紫杉醇类药物,三环二萜类化合物：三个主环的二萜核和一个苯基异丝氨酸侧链,紫杉醇生产工艺,概述,紫杉醇与多烯紫杉醇理化性质,分子式,C,47,H,51,NO,14,分子量,853.92,11,个手性中心,OH,(CH,3,),3,O,难溶于水，溶于甲醇、二氯甲烷和乙腈。,6.1.2,紫杉醇的生产工艺路线研究,？,紫杉醇生产工艺,概述,天然提取工艺路线,生物合成工艺,化学全合成工艺路线,半合成工艺路线,红豆杉与紫杉醇,-,原料来源问题,1),天然提取工艺路线,Phyton,克服细胞培养过程的各种技术障碍，突破细胞培养生产紫杉醇技术，生产过程得到,FDA,认证；,2002,年,7,月,10,日,-,Phyton, Inc.,与,Bristol-Myers Squibb,签署长期合作协议用细胞培养生产紫杉醇；,2004,年,6,月,28,日,Bristol-Myers Squibb,获总统绿色化学挑战奖。,2),生物工程方法生产紫杉醇,紫杉醇生产工艺,概述,3),化学全合成,（,1,）,Holton,路线,-,线性合成途径,该路线的策略是,AABABC,。,（,2,）,Nicoloau,路线,-,会聚式,A,环和,C,环,八元,B,环，得到,ABC,三环化合物。,（,3,）,Danishefsky,路线,-,会聚式,D,环,，,与,A,和,C,、,D,环片段连接，合成八元,B,环。,紫杉醇生产工艺,概述,A,B,C,D,反应步骤多达,20,25,步,大量使用手性试剂,反应条件极难控制,制备成本昂贵,具有重要的理论意义，但不适合大规模工业生产。,4),半合成紫杉醇,母核：红豆杉针叶中提取的巴卡亭,3,（,R=Ac,）,和,10-,去乙酰基巴卡亭,3,（,10-DAB,，,R=H,）,侧链：化学合成；,侧链：,(2,R,3S)-3-,N,-,-,苯甲酰苯异丝氨酸,避免了合成紫杉醇复杂的母环部分,紫杉醇生产工艺,概述,紫杉醇生产工艺,生产工艺,1,、非手性侧链,2,、手性侧链,3,、侧链前体物,6.2,紫杉醇,侧链,原料制备工艺,紫杉醇生产工艺,生产工艺,1,、,非手性侧链,原料,:,反式肉桂酸,缺点,:,活性侧链选择性较差,紫杉醇生产工艺,生产工艺,2,、 手性侧链,原料,:,2R,3S-,苯基异丝氨酸衍生物,方法,:,有双键不对称氧化法和醛醇反应法,紫杉醇生产工艺,生产工艺,双键不对称氧化法合成手性紫杉醇侧链的路线,紫杉醇生产工艺,生产工艺,醛醇反应法合成手性紫杉醇侧链的路线,紫杉醇生产工艺,生产工艺,3,、 侧链前体物,原料,:,环状侧链前体有,内酰胺型,噁唑烷 羧酸型、噁唑啉羧酸型和噁嗪酮型,紫杉醇生产工艺,生产工艺,-,内酰胺型紫杉醇侧链前体物的合成路线,PMP-,对甲氧基苄基；,CAN-,硝酸铈铵；,LDA-,二异丙基亚胺锂,6.3.1,-,内酰胺侧链前体的制备,6.3.2,母环的保护,6.3.3,紫杉醇的制备,6.3,紫杉醇半合成工艺过程,紫杉醇生产工艺,半合成工艺,1,、乙酰基酰氯的制备：,羧基乙酸：乙酰氯：二甲亚砜,1,：,3,：,3,第一步：,60,；第二步：,70,紫杉醇生产工艺,工艺质控,-,内酰胺侧链前体制备的质量控制,在甲醇中混合、搅拌，室温下反应,4h,。,紫杉醇生产工艺,工艺质控,2,、,N-,苯亚甲基,-4-,甲氧基苯胺（亚胺）的制备,3,、基础四元环的合成,紫杉醇生产工艺,cis,-1-,对甲氧基苯基,-3-,乙酰氧基,-4-,苯基,-2-,吖叮啶酮,投料比：亚胺,:,乙酰氧基乙酰氯,:,三乙胺为,1:2:3,，,条件：低温（,-20,），反应,8,10 h,。,环加成产物为单一顺式或反式异构体，产物的立体构型取决于亚胺上取代基的类型。,取代基为芳基、芳杂环、共轭烯烃时，环加成产物为顺式。,氧化四元环,(,cis,-3-,乙酰氧基,-4-,苯基,-2-,吖叮啶酮,),的合成,4,、氧化四元环与水解四元环的制备,氧化反应：投料比为基础四元环,:,硝酸铈铵为,1:5,（质量比）。,水解反应：投料比为氧化四元环,:,硝酸铈铵为,1:3,（摩尔比），溶 剂为饱和碳酸氢钠,-,甲醇溶液。室温下反应。,紫杉醇生产工艺,工艺质控,水解四元环,(,cis,-3-,羟基,-4-,苯基,-2-,吖叮啶酮,),的合成,分离纯化方法对收率的影响。,碳酸钠、饱和碳酸氢钠、氯化钠洗涤，无水硫酸钠干燥，乙酸乙酯重结晶。,水、饱和亚硫酸氢钠溶液和饱和碳酸氢钠洗涤，旋转蒸发，得到白色固体，用乙酸乙酯,-,正己烷重结晶。,第一种方法碱用量较大，产品损失重，时间长，萃取液变黑，影响收率。,第二种方法，洗涤较少，简化操作，提高收率，产品晶型和纯度较理想。,紫杉醇生产工艺,工艺质控,硅化四元环,(,cis,-3-(,三乙硅基,)-4-,苯基,-2-,吖叮啶酮,),的合成,5,、硅化四元环的制备,投料比：水解四元环,:,三乙基氯硅烷为,180:250,，室温下反 应,8,12 h,。,保持反应体系的单一性，防止其它具有较强酸性或亲电性试剂的介入。,反应所需的各种试剂都要经过严格的处理，除去其中所含水分和醇类，只有这样才能保证较高的收率。,投料比：四元环,:,苯甲酰氯,:,三乙胺为,2:1 :2,。室温下反应,812 h,。,必须不断除去反应中生成的,HCl,，以防止其与亚氨基生成盐，加入了三乙胺来中和生成的,HCl,。,必须要保证整个反应体系的单一性，不可混入其它的能被,DMAP,催化的活性物质。,反应时可加入过量的,PhCOCl,以保证,3-(1-,乙氧乙氧基,)-4-,苯基,-2-,吖叮啶酮的完全转化。,6,、对接四元环的制备,紫杉醇生产工艺,工艺质控,对接四元环,(,cis,-1-,苯甲酰基,-3-(,三乙硅基,)-4-,苯基,-2-,吖叮啶酮,),的合成,巴卡亭,III,（,Baccatin,III,）,的保护,以,Et,3,Si,作为巴卡亭,III,的,7-,羟基保护基；,以吡啶为溶剂；,巴卡亭,III,与三乙基氯硅烷的摩尔比为,1:40,Baccatin,III,O,H,O,A,c,O,H,O,O,O,O,H,O,O,C,H,3,O,P,h,E,t,3,S,i,C,l,/,P,y,O,H,O,A,c,O,H,O,O,O,O,T,E,S,O,O,C,H,3,O,P,h,7-TES-Baccatin III,6.3.2,母环的保护,巴卡亭,III,的保护：选择性保护母环,7-OH,、,10-OH,，使侧链与,13-OH,反应，合成过程关键步骤。,三乙基氯硅烷为保护剂，得到单一的反应产物。,投料配比及反应时间有很大的影响：巴卡亭,III,与三乙基氯硅烷为,1:20,，,24 h,以内无产物。投料比为,1:30,，,24 h,，得到产物，但仍有大部分巴卡亭,III,未反应。投料配比为,1:40,，反应时间,60 h,，巴卡亭,III,完全转化为产物,7-,三乙基硅巴卡亭,III,。,母环原料保护的质量控制,紫杉醇生产工艺,工艺质控,10-,去乙酰基巴卡亭,III(10-DAB),的保护,OH,O,18,HO,C,6,H,5,COO,HO,O,OCOCH,3,HO,7,13,10,1,16,17,12,14,2,4,5,6,8,9,11,15,3,19,20,(1) Et,3,SiCl,(2)AcCl,硅化反应：,ClSi(C,2,H,5,),3,:10,DAB = 40 :1,惰性气体保护下反应,10,小时。,乙酰化反应,反应温度,0,。,收率：,72%,紫杉醇合成,对接反应,选择碱；,碱的用量：核,:,侧链,:,碱,=1: 5 : 2.5,；,严格无水无氧；,反应温度：,40,。,N,P,h,O,T,E,S,O,P,h,O,A,O,H,O,c,O,H,O,O,O,O,T,E,S,O,O,C,H,3,O,P,h,2-,乙氧乙基,-7-,三乙基硅,-,紫杉醇的制备：,该反应对水和氧极其敏感，在惰性气体保护下进行，严格无水无氧操作。,反应原料和溶剂要经严格的无水处理。四氢呋喃容易吸水，四元环溶于四氢呋喃时也必须在惰性气体保护下进行操作。,正丁基锂用量很关键。近,3,倍量时破坏四元环。,温度控制很关键，低于,-45,不能反应。但亦不能过高，温度高于,-20,时母环降解。,6.3.4,紫杉醇的制备的质量控制,紫杉醇生产工艺,工艺质控,乙腈和吡啶混合液；,加入氢氟酸；,0,反应,8,小时，然后室温反应,10,小时。,O,HO,AcO,O,O,O,TES,NH,Ph,O,O,O,O,TES,O,O,C,H,3,O,P,h,紫杉醇合成,水解反应,在后处理时，有机相应迅速处理，严格控制蒸除溶剂过程中温度，高温会导致紫杉醇降解，极大地影响产品的收率。,用柱层析和重结晶方法进行纯化。柱层析中常用硅胶做层析材料，用二氯甲烷、丙酮、乙酸乙酯、石油醚等溶剂组成洗脱液进行梯度洗脱。,二次柱层析，或用重结晶方法进一步提高产品纯度，直至达到药用标准。,质量控制原理,紫杉醇生产工艺,工艺质控,总流程图,氧化四元环,基础四元环,羟基乙酸 乙酰氯 二氯亚砜,乙酰氧基乙酰氯,对氨基苯甲醚 苯甲醛,亚胺,水解四元环,三乙基氯硅烷（,Et,3,SiCl,）,硅化四元环,苯甲酰氯（,PhCOCl,）,饱和,NaHCO,3,、,MeOH,硝酸铈铵、乙腈、水,对接四元环,10-DAB,7-,（三乙硅基）,-10DAB,2,，,7-,双（三乙硅基）,-,紫杉醇,白色结晶粉末,检验,紫杉醇,对接四元环,Et,3,SiCl/Pyridine,对接（,nBuLi,，,THF,）,水解（,HF/Pyridine,，,CH,3,CN,）,总流程图,小结,紫杉醇与多烯紫杉醇的结构特点：手性与活性的关系,紫杉醇半合成制备原理：工艺路线的设计与制备策略，侧链制备、母环保护、对接反应机理,紫杉醇半合成工艺过程与质量控制：关键工艺和控制要点,紫杉醇生产工艺,小 结,