江蘇科技計(jì)劃項(xiàng)目驗(yàn)收材料

1、三類新藥苯甲酸阿格列汀綠色合成工藝及新晶型的研究項(xiàng)目總結(jié)報(bào)告一、項(xiàng)目概況1.1項(xiàng)目名稱：三類新藥苯甲酸阿格列汀綠色合成工藝及新晶型的研究1.2立項(xiàng)時(shí)間：2015-041.3項(xiàng)目編號(hào)：BY2015070-091.5合作企業(yè)：常州四藥制藥有限公司1.6經(jīng)費(fèi)情況：省撥款30W，自籌15W 1.7主要研究?jī)?nèi)容：苯甲酸阿格列汀原料藥的制備。根據(jù)原研專利進(jìn)行反應(yīng)條件的優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)原料藥的收率及純度達(dá)到工業(yè)化的要求。苯甲酸阿格列汀綠色合成工藝路線的開發(fā)，實(shí)現(xiàn)反應(yīng)條件溫和，操作簡(jiǎn)單易行，工業(yè)三廢的排放達(dá)到國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。研究阿格列汀，苯甲酸阿格列汀及其他鹽型的多晶型。研究所得到的阿格列汀系列多晶型的藥學(xué)性質(zhì)并篩選出最

2、適合的晶型。二、項(xiàng)目實(shí)施情況序號(hào)時(shí)間考核指標(biāo)12015.07 2015.121）苯甲酸阿格列汀相關(guān)研究資料的文獻(xiàn)綜述;2）挑選數(shù)條合適路線，就反應(yīng)體系、反應(yīng)時(shí)間、反應(yīng)后處理的難易程度進(jìn)行考察，篩選出合適的路線。22016.01 2016.06將篩選出的路線進(jìn)行工藝優(yōu)化，并針對(duì)中試放大進(jìn)行條件考察，通過(guò)液相純度，手性純度等關(guān)鍵數(shù)據(jù)來(lái)確定最適合的合成路線以及工藝參數(shù)。32016.07 2016.12按照之前摸索的最佳處方進(jìn)行放大試驗(yàn)，并進(jìn)行工藝驗(yàn)證。42017.01 2017.061）通過(guò)不同的溶劑體系，不同的物料配比，以及不同的結(jié)晶方法通過(guò)粉末衍射和單晶衍射對(duì)鹽型進(jìn)行表征。對(duì)其關(guān)鍵性能指標(biāo)比如溶

3、解度，穩(wěn)定性性等進(jìn)行表征。 2）整理相關(guān)資料，完成結(jié)題工作。項(xiàng)目已經(jīng)完成，達(dá)到了合同要求的各項(xiàng)指標(biāo)，經(jīng)費(fèi)執(zhí)行符合合同的預(yù)算。三、項(xiàng)目技術(shù)情況3.1研究方法及技術(shù)路線3.1.1 研究方法以6-氯-3-甲基尿嘧啶為起始原料的親核取代反應(yīng)，得到重要中間體1，然后再以此為原料經(jīng)過(guò)第二次取代反應(yīng)得到BOC保護(hù)的阿格列汀，再通過(guò)脫BOC，和苯甲酸成鹽，得到苯甲酸阿格列汀終產(chǎn)品。第一步親核取代反應(yīng)：通過(guò)嘗試不同的體系，考察反應(yīng)溶劑體系對(duì)產(chǎn)物溶解性以及反應(yīng)溫度對(duì)反應(yīng)進(jìn)程的影像；考察不同的有機(jī)堿（三乙胺，三正丁胺，二異丙基乙胺，叔丁醇鉀等）和無(wú)機(jī)堿（碳酸鉀、碳酸鈉、碳酸氫鈉）對(duì)反應(yīng)的催化效果；考察不同的后處理方

4、法，柱層析、打漿，重結(jié)晶等方法對(duì)反應(yīng)收率以及純度的影響。第二步親核取代反應(yīng)：以2-(6-氯-3甲基-2,4-二氧代-3,4-二氫-2H-嘧啶-1-基甲基)-芐腈作為起始原料，通過(guò)考察不同的有機(jī)堿對(duì)反應(yīng)的催化效果以及考察不同的后處理方法對(duì)反應(yīng)的收率，純度（包括光學(xué)純度）的影響。第三步脫BOC保護(hù)：通過(guò)考察不同的體系，包括三氟乙酸/二氯甲烷體系，鹽酸/乙醚等常用的脫BOC的體系來(lái)考察，反應(yīng)時(shí)間，反應(yīng)溫度，以及后處理的難易程度對(duì)工藝開發(fā)的影響。第四步：苯甲酸阿格列汀成鹽工藝：通過(guò)考察阿格列汀以及苯甲酸在有機(jī)溶劑的溶解度，選擇一種或幾種有機(jī)溶劑的混合體系使之達(dá)到對(duì)苯甲酸阿格列汀溶解效果差，對(duì)阿格列汀和

5、苯甲酸有較高溶解度的體系，通過(guò)這樣的體系選擇，可以獲得純度尤其是光學(xué)純度符合要求的原料藥。制備光學(xué)純度符合要求的(R)-3-Boc-氨基哌啶：通過(guò)文獻(xiàn)調(diào)研，(R)-3-Boc-氨基哌啶的合成方法主要有兩種方法，手性催化加氫，以及拆分的方法。不對(duì)稱的加氫反應(yīng)，主要通過(guò)考察不同的金屬催化劑，不同的手性配體，以及加氫溫度，壓力等因素來(lái)考察不對(duì)稱還原的效果。拆分的方法通過(guò)考察不同的拆分試劑，不同的溶劑體系，溫度以及攪拌速度等因素來(lái)考察拆分效果，需要對(duì)反應(yīng)收率，光學(xué)純度及操作難易程度進(jìn)行綜合性評(píng)價(jià)阿格列汀自由堿及其鹽的多晶型研究1）用實(shí)驗(yàn)室常用溶劑，如甲醇，乙醇，乙腈，丙酮，異丙醇等對(duì)阿格列汀自由堿進(jìn)行

6、晶體培養(yǎng)，單晶衍射確定其晶型，并對(duì)各種自由堿晶體的溶解度，穩(wěn)定性及相互轉(zhuǎn)化關(guān)系進(jìn)行綜合考察。2）選用各種無(wú)機(jī)酸及有機(jī)酸，如鹽酸、硫酸、琥珀酸等與阿格列汀自由堿形成鹽或者共晶，并用相同方法對(duì)其鹽類進(jìn)行晶型培養(yǎng)，單晶衍射確定其晶型，或者用粉末衍射的方法進(jìn)行確認(rèn)，對(duì)各種鹽或者共晶的溶解度，穩(wěn)定性及相互轉(zhuǎn)化關(guān)系進(jìn)行綜合考察。3.1.2 技術(shù)路線1）工藝開發(fā)：在對(duì)苯甲酸阿格列汀原研公司的專利，以及相關(guān)的合成文獻(xiàn)中，篩選出幾條路線，通過(guò)實(shí)驗(yàn)室小試對(duì)反應(yīng)體系，反應(yīng)時(shí)間，反應(yīng)后處理的難易程度，以及是否適合中試放大進(jìn)行考察，并通過(guò)液相純度，手性純度等關(guān)鍵數(shù)據(jù)來(lái)確定最適合的合成路線以及工藝參數(shù)。2）按照前面摸索的

7、最佳處方進(jìn)行放大試驗(yàn)，并進(jìn)行工藝驗(yàn)證。3）阿格列汀自由堿及其鹽的多晶型研究：通過(guò)不同的溶劑體系，不同的物料配比，以及不同的結(jié)晶方法通過(guò)粉末衍射和單晶衍射對(duì)鹽型進(jìn)行表征。對(duì)其關(guān)鍵性能指標(biāo)比如溶解度，穩(wěn)定性性等進(jìn)行表征。3.2重點(diǎn)解決的關(guān)鍵性技術(shù)問(wèn)題 （1）苯甲酸阿格列汀原料藥合成工藝 開發(fā)出了一條適合于苯甲酸阿格列汀兩步親核取代反應(yīng)的綠色環(huán)保的工藝路線，反應(yīng)每一步收率都達(dá)到了85以上。 手性中間體(R)-3-Boc-氨基哌啶的合成工藝開發(fā)，滿足了ee值大于99.5%，符合國(guó)內(nèi)藥用中間體的使用要求。 成鹽工藝改進(jìn)后，終產(chǎn)品的純度達(dá)到99.5%，未知雜質(zhì)不大于0.1%。 （2）通過(guò)不同的結(jié)晶工藝，篩

8、選52種不同的酸和阿格列汀堿基的成鹽情況，通過(guò)一系列的評(píng)價(jià)手段，優(yōu)選了對(duì)甲基苯甲酸和對(duì)硝基苯甲酸的阿格列汀的新鹽型。3.3項(xiàng)目的突破性進(jìn)展己創(chuàng)新點(diǎn)（1）本項(xiàng)目在堅(jiān)持綠色安全的理念下，開發(fā)出了一種具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的苯甲酸阿格列汀原料藥工業(yè)化合成方法，符合國(guó)內(nèi)原料藥的申報(bào)要求，并且實(shí)現(xiàn)了盡可能少的工業(yè)三廢。（2）藥物晶型的研究對(duì)藥物早期研究與開發(fā)具有重要意義，項(xiàng)目系統(tǒng)性地對(duì)阿格列汀與52種不同酸形成的鹽，進(jìn)行了晶型和藥學(xué)研究，通過(guò)一系列的表征及體外溶出的測(cè)試，優(yōu)選了對(duì)甲基苯甲酸阿格列汀，作為后續(xù)研究和開發(fā)的對(duì)象，為避開化合物專利保護(hù)打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。（3）本項(xiàng)目所制備的苯甲酸阿格列汀純度很高，樣品

9、的實(shí)測(cè)值99.8%，可減少患者不良反應(yīng)發(fā)生的幾率。 四、合同任務(wù)指標(biāo)完成情況4.1苯甲酸阿格列汀合成路線的文獻(xiàn)調(diào)研：提供相應(yīng)的文獻(xiàn)資料，目前該項(xiàng)條款已經(jīng)完成，向常州四藥提交了相應(yīng)的文獻(xiàn)資料。4.2 苯甲酸阿格列汀合成工藝研究：提供苯甲酸阿格列汀的實(shí)驗(yàn)室合成工藝研究方案，目前該條款已經(jīng)完成，向常州四藥提交了相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)資料。4.3 完成了對(duì)阿格列汀的新鹽型的篩選工作，并優(yōu)選了新的鹽型供后續(xù)開發(fā)使用。4.4 苯甲酸阿格列汀的工藝驗(yàn)證：提供100克級(jí)苯甲酸阿格列汀實(shí)驗(yàn)室合成工藝，路線的總收率不低于80%，產(chǎn)品的純度大于99.5%，單雜小于0.1%，符合CFDA規(guī)定的原料藥的一般要求，并且能夠?qū)崿F(xiàn)工業(yè)化

10、，目前該條款已經(jīng)完成，協(xié)助常州四藥完成了苯甲酸阿格列汀的工藝驗(yàn)證及新藥的申報(bào)工作，該項(xiàng)目已經(jīng)申報(bào)至國(guó)家食品藥品監(jiān)督管理局。4.5 該項(xiàng)目申請(qǐng)專利一篇，發(fā)表SCI論文兩篇，培養(yǎng)了一名博士，兩名碩士。五、項(xiàng)目績(jī)效分析本項(xiàng)目的研究目的在于一方面，以6-氯-3-甲基尿嘧啶為原料，在已知路線的基礎(chǔ)上進(jìn)行生產(chǎn)工藝的優(yōu)化，得到一條苯甲酸阿格列汀綠色的工業(yè)合成路線，提高原子利用率，減少工業(yè)三廢的排放；另一方面，篩選得到相對(duì)穩(wěn)定的晶型作為原料藥晶型，輔助合作企業(yè)完成關(guān)于苯甲酸阿格列汀的相關(guān)新藥申報(bào)工作，為廣大遭受糖尿病痛苦的患者提供更多的希望。 目前，已公開的苯甲酸阿格列汀的制備方法或多或少存在一定的缺陷。其中

11、，根據(jù)原研公司武田藥品工業(yè)株式會(huì)社公開的相關(guān)研究專利所得的路線，主要缺點(diǎn)在于反應(yīng)過(guò)程中要用到氫化鈉，試劑的無(wú)水要求較高，同時(shí)要用到碘甲烷，為劇毒，在第一步會(huì)有副產(chǎn)物生成，難以除去，且會(huì)進(jìn)一步生成其他副產(chǎn)物。而其余路線則存在步驟較多，收率低的缺點(diǎn)，且由于需要采用手性中間體（R）-3-氨基哌啶，提高了工業(yè)生產(chǎn)成本而沒(méi)能得到廣泛的應(yīng)用。 因此，苯甲酸阿格列汀的綠色工業(yè)路線的研制以及多晶型的研究為糖尿病患者帶來(lái)了新的福音，對(duì)推動(dòng)經(jīng)濟(jì)社會(huì)的進(jìn)步有著不可忽視的作用。 我國(guó)糖尿病治療藥物市場(chǎng)份額主要被外資、合資企業(yè)所主導(dǎo)，尤其是德國(guó)拜耳公司的阿卡波糖，長(zhǎng)期占據(jù)著國(guó)內(nèi)糖尿病用藥的頭把交椅。而近幾年來(lái)，新靶點(diǎn)的

12、降糖藥物上市對(duì)傳統(tǒng)口服降糖藥造成一定的沖擊，尤其是GLP-1、DPP-4類藥物。這些藥物在一定程度上減輕了心血管疾病的并發(fā)現(xiàn)象，它們的原研公司絕大部分仍是傳統(tǒng)的藥業(yè)巨頭。苯甲酸阿格列汀作為DPP-4類中的新成員，然而苯甲酸阿格列汀已知的路線或多或少存在一定的缺陷，包括雜質(zhì)種類和含量的控制，以及工業(yè)三廢的排放。因此，阿格列汀的工藝路線優(yōu)化以及多晶型的研究勢(shì)在必行。本項(xiàng)目最終目的是為了得到苯甲酸阿格列汀綠色的工業(yè)合成路線以及最穩(wěn)定的晶型，從而實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)，對(duì)緩解我國(guó)的糖尿病現(xiàn)狀，促進(jìn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展，社會(huì)進(jìn)步有著長(zhǎng)久的影響。在設(shè)計(jì)、選擇口服降糖藥時(shí)，除了使血糖降至接近正常水平，還需要綜合考慮不同藥物的潛

13、在副作用。禮來(lái)、賽諾菲-安萬(wàn)特、武田制藥等藥業(yè)巨頭紛紛將目光轉(zhuǎn)移到研制新型靶點(diǎn)，尤其是DPP-4及GLP-1的藥物上。新型DPP-4類藥物苯甲酸阿格列汀，從源頭上避免了傳統(tǒng)抗糖尿病藥物副作用，不會(huì)導(dǎo)致低血糖、惡心、嘔吐、體重增加，其心血管安全性有研究數(shù)據(jù)的支撐，更具有說(shuō)服力。而對(duì)其多晶型的探究，可以更深入的了解不同晶型的溶解度、溶出速率與血藥濃度和生物利用度的關(guān)系，提高用藥的有效性和安全性。六、存在問(wèn)題、有關(guān)建議及下一步研究設(shè)想 本項(xiàng)目在仿創(chuàng)相結(jié)合理念指導(dǎo)下，共分為苯甲酸阿格列汀工藝開發(fā)-質(zhì)量研究，新鹽型的開發(fā)兩大部分。在苯甲酸阿格列汀工藝開發(fā)階段，在對(duì)苯甲酸阿格列汀的合成路線深入研究后，選擇

14、了合適的路線進(jìn)行開發(fā)，產(chǎn)品純度可以達(dá)到99.90%以上。在后續(xù)的質(zhì)量研究方面，首先研究了苯甲酸阿格列汀相關(guān)的理化性質(zhì)，進(jìn)行了相關(guān)性狀的檢查與對(duì)比，選取了引濕性、溶解度、熔點(diǎn)、比旋度四個(gè)項(xiàng)目，針對(duì)苯甲酸阿格列汀的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，采用了紫外分光光度法和高效液相色譜法進(jìn)行鑒別和對(duì)比試驗(yàn)。在檢查項(xiàng)目的實(shí)驗(yàn)中，主要涉及晶型的判定，采用了差示掃描量熱法進(jìn)行間接判斷。所有結(jié)果都顯示自制樣品各項(xiàng)指標(biāo)都和原研樣品一致。有關(guān)物質(zhì)檢查共研究了9個(gè)有關(guān)物質(zhì)，破壞性試驗(yàn)中，通過(guò)設(shè)計(jì)比較完整的強(qiáng)制降解試驗(yàn)，比較全面地了解苯甲酸阿格列汀的穩(wěn)定特性，為制劑處方、工藝的設(shè)計(jì)以及產(chǎn)品儲(chǔ)存條件的確定等提供有益的參考，也為原料藥苯甲酸阿格

15、列汀的后續(xù)申報(bào)工作打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。在工藝開發(fā)階段，主要存在的問(wèn)題如下：工藝開發(fā)階段，重點(diǎn)研究了從起始原料到成品的過(guò)程控制，忽略了起始原料的質(zhì)量控制，可能會(huì)導(dǎo)致在后續(xù)產(chǎn)品生產(chǎn)過(guò)程中，出現(xiàn)雜質(zhì)不可控等嚴(yán)重影響產(chǎn)品質(zhì)量的因素；質(zhì)量研究過(guò)程中，我們所使用的生產(chǎn)規(guī)模相對(duì)較小，對(duì)于質(zhì)量研究方面代表性不足。后續(xù)的工作將主要集中在協(xié)助企業(yè)完善苯甲酸阿格列汀的工藝開發(fā)，針對(duì)不完善的方面，例如：起始物料的的雜質(zhì)研究，起始物料的工藝穩(wěn)定性研究，起始物料引入的雜質(zhì)的追蹤，以及放大生產(chǎn)涉及的各種工藝參數(shù)對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量的影響等。同時(shí)，還將開展和原研產(chǎn)品的全面的對(duì)比研究，不僅僅局限于各個(gè)國(guó)家公布的藥品標(biāo)準(zhǔn)。立足于仿產(chǎn)品，而不是仿標(biāo)準(zhǔn)的理念下，全面完善苯甲酸阿格列汀原料藥的開發(fā)工作。新鹽型開發(fā)方面，篩選了52種不同的酸和阿格列汀堿基，得到了5個(gè)新的鹽型，通過(guò)核磁進(jìn)行了結(jié)構(gòu)確認(rèn)，并對(duì)其性質(zhì)進(jìn)行了研究。通過(guò)DSC/TGA聯(lián)用，考察了阿格列汀堿基在結(jié)合各種不同酸后的相關(guān)熱力學(xué)表現(xiàn)，五種新的鹽型的熱力學(xué)性質(zhì)，差別不大。在影響因素實(shí)驗(yàn)中采用了更激烈條件進(jìn)行測(cè)試，當(dāng)使用對(duì)硝基苯甲酸和對(duì)甲苯甲酸時(shí)，新鹽型的雜質(zhì)水平在高溫，高濕和強(qiáng)光照等條件下都相對(duì)較好。最后進(jìn)行的體外溶