索托拉西布（Sotorasib）中间体拆分工艺开发（一）

研究论文介绍

索托拉西布（Sotorasib）中间体拆分工艺开发（一）

2026/4/3
研究论文介绍
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Author: CS editor

作者：石油醚

引言

索托拉西布（Sotorasib）（Scheme 1）是一种靶向药物，它像一把设计精巧的”钥匙”，能够特异性地锁住并失活由KRAS G12C突变产生的异常蛋白，从而阻断癌细胞的生长信号。索托拉西布的药物活性成分含稠合双杂环核心和丙烯酰胺共价弹头，特异性靶向KRASG12C。分子含一个手性中心和一个阻转轴，其中(S,M)-二对映体生物活性最优。其中，轴手性极为稳定（旋转能垒42.3 kcal/mol，25°C下半衰期＞100亿年）。

药物研发初期，索托拉西布通过多步合成制备，且关键中间体为rac–1。在临床前及早期临床阶段，采用手性色谱（包括标准柱色谱和模拟移动床）成功拆分 rac–1，获得目标构型中间体 M–1，支撑毒理学评价和首次人体试验。但该方法周期长、成本高、溶剂消耗大，导致工艺质量强度高、供应链复杂，不适用于商业化生产。因此，转向开发高效手性拆分工艺，以实现 M–1 的稳定、无需色谱分离商业供应，保障索托拉西布的长期量产。

正文

中间体rac-1的合成路线

rac–1 通过烟酰胺 2 的多步串联反应制备（scheme 2）。即2在DCM中与草酰氯反应生成中间体 3；加热促使 3 同步脱羧、脱氯化氢，得到酰基异氰酸酯 4。4 不经分离，直接与氨基吡啶 5 反应生成酰基脲 6。随后经水相处理、溶剂置换为 2-甲基四氢呋喃（2-MeTHF），再加入叔丁醇钠（NaOtBu）引发分子内环合，析出结晶得 rac–1。该工艺已成功放大至 2 投料量 >100 kg，总收率 75%。

中间体M-1的手性拆分工艺开发

首先，作者采用高通量实验筛选经典拆分条件（Scheme 3），评估其对映体分离可行性。首轮筛选涵盖手性拆分试剂/溶剂组合（>275条件），均未获得对映体富集的 1。另筛选 100 种酸/溶剂组合，聚焦初始实验未覆盖的替代溶剂。所得固体均经粉末X射线衍射（PXRD）鉴定晶型。结果表明：多数条件下析出 rac–1 的不同晶型；部分体系生成 rac–1 与拆分剂的混合物。进而证实大多数拆分剂无法与底物形成有效手性识别复合物，因而无法实现对映体拆分。

进一步通过实验并结合PXRD，表明三种酸在不同溶剂中生成了新物种：（1S）-（−）-樟脑酸、D-（+）-苹果酸和（+）-2,3-二苯甲酰-D-酒石酸［（+）-DBTA］。手性 HPLC 进一步证实：仅（+）-DBTA 实现了有效拆分，得到 M/P = 81:19（Table 1）。后续筛选 20 种替代溶剂，均未提升拆分效率。因此转向优化 2-MeTHF/庚烷比例，以提高 M/P 比值并最大化 M–1/（+）-DBTA 复合物收率。

同时，考察（+）-DBTA 用量对选择性的影响（Table 2）。实验表明：M/P 比值随（+）-DBTA 当量增加而升高，但随庚烷比例升高而降低。因此，在高比例 2-MeTHF 下提高（+）-DBTA 用量可最大化 M/P，但会牺牲回收率。

此前所有实验均采用“浆液到浆液”模式——即 rac–1、（+）-DBTA 与 2-MeTHF/庚烷一次性投料。为提升效率，改用受控的“溶液到浆液”工艺：先在 75 °C 下用纯 2-MeTHF（7.0 L/kg）完全溶解 rac–1 和（+）-DBTA（2 equiv），再于 65 °C 加入庚烷（2.0 L/kg）反溶剂及晶种析出浆液；随后冷却至 20 °C 并补加庚烷（3 L/kg）深度脱饱和，最终获得 M/P >99.9:0.1 的产物，分离收率 44%（理论上限 50%）。该结果证实，精准控制溶解、成核与结晶过程可实现高效拆分。NMR 显示产物组成为 M-1: (2-MeTHF):(+)-DBTA（2:2:1），单晶 X 射线结构证实其为三组分氢键共晶溶剂化物（Figure 1）。产物中 2-MeTHF 含量受干燥条件影响，通常为 2–3 equiv。

进一步为明确低 M/P 样品的组成，开展 ¹H NMR 分析，结果显示其 DBTA 含量低于理论值（1.0 equiv per 1）。尝试将纯化后的 P–1 置于标准拆分条件下，未能获得 P–1/(+)-DBTA 共晶溶剂化物，进而表明低 M/P 源于 rac–1 与 M–1/(+)-DBTA 复合物的共结晶。鉴于完全拆分所需 (+)-DBTA 的理论下限为 0.5 equiv（相对于 rac–1），提高 (+)-DBTA 浓度有望加速 M-1/(+)-DBTA 在溶液中的形成，并优先驱动其结晶。

接下来，优化（+）-DBTA 用量以提升工艺稳健性，并利用各组分溶解度数据构建热力学模型。建模条件：2-MeTHF/庚烷 = 7:2（9.0 L/kg），晶种温度 65 °C。模型预测：rac–1 溶解度不受（+）-DBTA 浓度影响（Figure 2），而 M–1 共晶溶剂化物的相对溶解度随（+）-DBTA 浓度升高而显著降低，即当浓度 >200 mg/mL（≈1.75 equiv）时，其结晶在热力学上占优；同时，更高浓度可加速 M–1 复合，抑制 rac–1 共结晶。该模型经三组不同（+）-DBTA 浓度的实验验证：以 rac–1 为晶种模拟最差工况，结果与模型一致——（+）-DBTA 浓度越高，M/P 比值越高（Table 3）。据此，选定 3.0 equiv（+）-DBTA 作为工艺标准用量，确保高 M/P 产物稳定输出。

随后，聚焦（+）-DBTA 的对映体纯度要求。鉴于用量远超理论最小值（3.0 vs 0.5 equiv），痕量（−）-DBTA 可能显著劣化产物 ee。加标实验表明：仅含 0.10%（HPLC 面积比）（−）-DBTA 即降低选择性；更高含量则严重恶化 M/P 比（Table 4）。因此，将（+）-DBTA 的杂质限值设定为 ≤0.10%（LC 面积比），即 ≥99.8% ee，以保障产物 M/P ≥1994:6（≥99.4% ee）。

基于上述分析，实施三项关键优化：（1）2-MeTHF 用量由 7.0 L/Kg增至 8.0 L/Kg，显著改善浆料流动性并消除结垢；（2）种子点庚烷含量由 2.0 L/Kg降至 1.0 L/Kg，确保热循环下可完全再溶解；（3）相应将晶种加入温度由原值下调至 45 °C，防止晶种溶解。最终商业化工艺条件见scheme 4。即rac–1（1.0 equiv）与（+）-DBTA（3.0 equiv）溶于 2-MeTHF（8.0 L/kg），75 °C 加热至全溶。随后，加入庚烷（1.0 L/kg），降温至 45 °C，投入 M-1 共晶溶剂化物晶种（0.1 wt%），陈化 30 min；4 h 内梯度冷却至 20 °C，再陈化 30 min；1 h 内补加庚烷（4.0 L/kg）；过滤，滤饼用 2-MeTHF/庚烷（1:1 v/v，2 × 3.0 L/kg）淋洗；25 °C 真空干燥，得白色结晶性 M–1 共晶溶剂化物（42% 收率，M/P >2000:1）。