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碳酸钾的非均相反应:放大生产中出现的问题

嘉峪检测网        2023-07-09 20:00

阿斯利康案例
quinacetate盐酸盐和POM-Cl的N的烷基化反应,主要杂质是O的烷基化。方程式如下:
 
实验室优化的参数
反应条件
溶剂DMSO,2.6eq.K2CO3,50度搅拌4h(中和盐酸盐和拔氢),POM-Cl在30度下,滴加到体系中,N-/O-烷基化比例大约3/1。
后处理
水加入到体系中,得到沉淀,经压滤获得,滤饼用水洗涤,去除无机盐后,异丙醇打浆,去除O-烷基化副产物,收率63%。
碳酸钾的优化
非均相,研究了碳酸钾的specific surface area (SSA),实验显示低于 1200cm2/g的碳酸钾,不能实现完全脱质子,反应不完全。
 
Non-GMP放大
第一批25kg
因为物料和时间问题,采用了600cm2/g 的碳酸钾,72小时,只转化了40%。
此时满足要求的碳酸钾到货,补加全当量(2.6eq.)高级别(2700 cm2/g) 碳酸钾,反应成功的挽救回来,虽然延续了3天,加了两倍碳酸钾,但是没有影响收率和质量。
第二批25kg
高级别碳酸钾没问题
第三批和第四批
高级别碳酸钾缺货,只能采用1200cm2/g。放大结果显示,1200 cm2/g可用。
 
GMP放大
160kg第一批反应
采用2700 cm2/g 碳酸钾,在10000L中进行,反应很慢,哪里出了问题?
原来是搅拌出了问题,如下图
图片
批量变大后,没有合适的反应釜,采用了现有的10000L反应釜,搅拌下,体系无法达到中层的搅拌桨,悬浮起来的碳酸钾无法形成轴向混合,混合效果变差,脱质子速率变慢。
更换反应釜无法实现,改变批量无法实现,怎么办?
原来基础上再加入1.3eq.更高级的碳酸钾 (4800cm2/g),同时提高搅拌速率(75提高到90 rpm),可以观察到悬浮起来的碳酸钾,解决了因为搅拌导致反应变慢的问题。多加了碳酸钾,但是杂质谱和收率没有受到影响,尤其可能发生的乙酸酯水解。
压滤和离心
中试25kg批量一直采用压滤,水洗去除无机盐,异丙醇2vol.打浆(压力器中,类似泡洗)两次,O-异构体杂质一般残留低于1%。
166kg批量的第一批
采用离心机,分离固体效果很好,但是溶剂在滤饼中停留时间太短,异丙醇打浆效果明显变差。
第一批分两次离心,第一次异构体杂质3.3%,满足内控质量的4%;第二次离心异构体杂质6.4%,超限。碳酸钾增加了,水洗增加,炽灼残渣合格。
第二批
异丙醇洗涤,增加到3vol.洗涤三次,水洗也增加了,也是分两次离心,两次异构体杂质都低于1%。
第三批
相同操作,第一次离心,异构体杂质1.5%,第二次离心,异构体杂质高达7.20%。
暂停了继续放大…
研究后的第四批
离心后的固体用水洗涤后,湿品转移到反应釜中,重新打浆处理,再离心,洗涤,异构体杂质0.13%
 
小结
这是一篇相对很早的文献,有些问题虽然不理解,但是文献本身还是很有意义的。
小试已经验证了碳酸钾的标准,中试期间,碳酸钾标准不符合,还继续投料?
166kg批量,10000L反应釜,大釜投小料,是否进行过风险评估?
原来是异丙醇泡洗打浆,后来依据离心机淋洗,那效果一定是不一样的,不一样还会去用放大去尝试?
站在读文献角度,我们只要有所获,文献就没白读。
 
参考文献:Organic Process Research & Development 2006, 10, 153-158
 

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来源:原料药合成工艺开发