伊馬替尼（甲磺酸伊馬替尼，1）是一種酪氨酸激酶抑制劑，由諾華公司開發(fā)，用于治療慢性髓性白血病和胃腸道間質(zhì)瘤。盡管伊馬替尼的原始工藝路線由幾個(gè)步驟組成，步驟中各中間產(chǎn)物溶解性不好，這對(duì)單個(gè)化合物的純化有幫助。替代路線也被開發(fā)出來，其聲稱比以前的路線有了改進(jìn)。并且對(duì)1的釜式、固定化合成的方法也見諸報(bào)道。

連續(xù)流反應(yīng)器和相關(guān)裝置現(xiàn)已在市場(chǎng)上銷售，并可適應(yīng)廣泛的化學(xué)反應(yīng)。作為對(duì)這項(xiàng)發(fā)展技術(shù)的一項(xiàng)特別具有挑戰(zhàn)性的試驗(yàn)，劍橋大學(xué)的Steven V. Ley團(tuán)隊(duì)報(bào)告了一種新的伊馬替尼合成的較短路線和優(yōu)化工藝。這種化合物具有顯著的溶解性限制和目前認(rèn)為不適合流動(dòng)化學(xué)平臺(tái)的中間處理困難等重重難題。事實(shí)上，通過克服這些障礙，作者展示了這種方法在分子組裝項(xiàng)目中的廣泛價(jià)值。該工作在2011年發(fā)表在Chem. Commun.雜志上。

圖1 伊馬替尼的結(jié)構(gòu)式

作者的連續(xù)流策略的和合成方法與釜式反映的合成切斷方法相似。第一步（圖2）是通過酰氯2和苯胺3的反應(yīng)形成酰胺。其中酰氯2溶液預(yù)加載到玻璃珠中的DMAP固定的聚苯乙烯上，將酰氯活化吸附。用CH2Cl2進(jìn)一步清洗柱后，將苯胺3溶液泵入柱中，從而反應(yīng)進(jìn)行生出酰胺4。作者設(shè)想使用相對(duì)于2過量的DMAP樹脂來清除水解形成的羧酸。不幸的是，情況并非如此。通過在線添加了聚合物支撐的二甲胺（QP-DMA）的進(jìn)一步柱，有效地清除了反應(yīng)混合物中的酸組分。化合物4經(jīng)溶劑蒸發(fā)可直接分離，收率78%，純度95%以上。

圖2 酰胺4的合成方法

下一步的合成是使用N-甲基哌嗪（5）Sn2取代4中氯的（圖3），初步釜式實(shí)驗(yàn)表明，產(chǎn)物6在CH2Cl2中的溶解度很低，因此用1:1的CH2Cl2/DMF混合物作為流動(dòng)步驟的溶劑，并且該溶劑也在 后續(xù)過程中使用。進(jìn)而，作者將1：2的4和5混合液（CH2Cl2/DMF (1 : 1)），通過保持在80℃的CaCO3柱泵送以實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)化。另外，TBD固定的聚合物也成功地取代了碳酸鈣，但其成本和較長(zhǎng)的保留時(shí)間限制了其大規(guī)模使用。在反應(yīng)溫度較高的條件下使用CH2Cl2，可通過在反應(yīng)器配置末端插入一個(gè)100 psi的背壓調(diào)節(jié)器（BPR）。然后，輸出流通過含有多苯乙烯支撐異氰酸酯（3當(dāng)量）的筒體，以從混合物中清除任何未反應(yīng)的5，使得6的轉(zhuǎn)化率達(dá)到70%。在最后一個(gè)過程中，作者設(shè)想在這個(gè)階段對(duì)6進(jìn)行“捕獲和釋放”純化，但首先要研究將前兩個(gè)步驟組合成一個(gè)連續(xù)流序列。

圖3 6的合成方法

然而，將前兩個(gè)步驟連接起來以合成6，并且要不需要人工處理中間體，這并不是件容易的事情。使用紫外分光計(jì)在線監(jiān)測(cè)步驟1的輸出結(jié)果表明，隨著材料流過固定化的試劑柱，產(chǎn)品發(fā)生了顯著的分散。最初的計(jì)劃是將5的二次流與4的二次流結(jié)合起來。然而，由于從反應(yīng)器中出來的產(chǎn)品濃度隨時(shí)間變化，因此不可能控制兩個(gè)耦合流的化學(xué)計(jì)量，進(jìn)而需要大量超過5。而過量的5個(gè)則需要使用相對(duì)昂貴的異氰酸酯樹脂清除。

為了避免使用過量的哌嗪5，作者在紫外分光光度計(jì)上安裝了一個(gè)自動(dòng)分?jǐn)?shù)收集器，并將其設(shè)置為以規(guī)定的紫外吸收閾值收集反應(yīng)的輸出。將輸出分為3個(gè)部分（每個(gè)部分4毫升），以收集輸出峰值的第一個(gè)高度濃縮部分，盡管這相當(dāng)于基于總樣品的分離產(chǎn)物的75%（59%）。直接將收集的樣品重新加入已經(jīng)含有5（0.06 M，2當(dāng)量，dmf）溶液的小瓶中，從而產(chǎn)生已知相對(duì)化學(xué)計(jì)量的均勻混合物（0.015 M，基于4），準(zhǔn)備重新注入下一步驟。因此，當(dāng)步驟1完成并收集4時(shí)，分?jǐn)?shù)收集器充當(dāng)自動(dòng)進(jìn)樣器，吸入4和5的均勻混合物，并將其分配到準(zhǔn)備注射到下一步驟的管路中，形成如前所述的6。然后，將新形成的中間體6的流導(dǎo)入含有磺酸固定的二氧化硅柱中，以對(duì)任何未反應(yīng)的4進(jìn)行捕獲和釋放純化，并被導(dǎo)入廢液中。在產(chǎn)品釋放前，使用簡(jiǎn)短的洗滌序列（MeoH，0.4 ml/min）洗脫殘留的DMF，之后再通過NH3的MeOH溶液（2.0M，0.1 ml/min）進(jìn)行洗脫，得到53%的分離產(chǎn)率和優(yōu)良的純度（>95%），無需額外的純化。

進(jìn)一步的實(shí)驗(yàn)表明，當(dāng)向反應(yīng)器中注入0.03M的4的DMF溶液時(shí)，反應(yīng)轉(zhuǎn)化率>95%。增加DMF與CH2Cl2的相對(duì)比率，以實(shí)現(xiàn)更高的轉(zhuǎn)化率，方法是增加輸出所指向的小瓶中DMF的體積，但降低的總濃度不會(huì)導(dǎo)致轉(zhuǎn)化率增加。為了解決這個(gè)問題，作者設(shè)計(jì)了一個(gè)溶劑開關(guān)。這可以通過在真空中手動(dòng)蒸發(fā)CH2Cl2來實(shí)現(xiàn)，但是需要在線解決該問題，以避免手動(dòng)處理中間體4。將分?jǐn)?shù)收集器設(shè)置為將第一步的4輸出的第一分?jǐn)?shù)收集到加熱（50oC）小瓶中，將該小瓶用橡膠隔膜密封，并包含5（0.06M，2當(dāng)量，DMF）的溶液。氮?dú)猓?.5巴）通過聚合物管鼓入溶液，在收集CH2Cl2進(jìn)行溶劑交換時(shí)蒸發(fā)。第二根管子用于將溶劑蒸汽從小瓶頂空間引導(dǎo)到排氣口。再過30分鐘后，自動(dòng)進(jìn)樣器將所得4和5（基于4的0.03 M）的DMF溶液抽取，注入步驟2，隨后注入磺酸被固定的硅膠柱，產(chǎn)物與NH3的 MeoH溶液作用中釋放，從而顯著提高6（80%）的產(chǎn)率，純度也很好（>95%）。

生成1的最后一步是利用6和7之間的Buchwald–Hartwig偶合（圖4）。在之前，二甲苯中使用Pd2（dba）3CHCl3、NaOtBu和rac-BINAP在釜式反應(yīng)中進(jìn)行以72%的收率得到產(chǎn)物。不幸的是，由于用于Buchwald–Hartwig偶合的傳統(tǒng)非極性溶劑（例如甲苯和二甲苯）不能溶解起始物，因此無法在連續(xù)流中使用此方法。不過，作者嘗試了1,4-二氧六環(huán)/tBuOH的2:1混合溶劑，可以理想地溶解所有底物，并可另外加熱到反應(yīng)所需的高溫。當(dāng)這些條件轉(zhuǎn)移到流動(dòng)中時(shí)，大量形成的鈀黑和NaBr沉淀通過在BPR處的積累導(dǎo)致反應(yīng)器堵塞。這一問題很容易通過改為Brettphos Pd預(yù)催化劑8來解決，因?yàn)樵谒褂玫臏囟认?，這個(gè)催化劑并未明顯分解。由于無法避免NaBr的沉淀，在反應(yīng)器末端添加水流有助于在BPR之前溶解NaBr，從而消除了問題。

圖4 連續(xù)流合成1的總路線

將最后一步同化到連續(xù)流序列中，這涉及將被固定化的6釋放到包含Buchwald–Hartwig各組分的流動(dòng)反應(yīng)中。因此，通過用DBU溶液（76mm，2當(dāng)量，2:1 1,4-二氧六環(huán)：tBuOH）洗脫，可釋放底物6進(jìn)行進(jìn)一步反應(yīng)。理想情況下，我們?cè)O(shè)想在偶合序列的末端放置一系列掃氣柱，以清潔反應(yīng)流并提供不需要進(jìn)一步凈化的產(chǎn)品。分析表明，輸出流中含有許多組分：產(chǎn)物1、未反應(yīng)的6和7、原脫鹵的6。不幸的是，我們無法輕易地用化學(xué)方法區(qū)分這些物種，因此采用色譜純化策略來解決這個(gè)問題。然而，這并不成問題，因?yàn)榉磻?yīng)器的輸出可以在真空中直接濃縮到二氧化硅樣品筒上，并使用Biotage SP1純化系統(tǒng)自動(dòng)洗脫，以獲得純度高于95%的69%產(chǎn)率（總收率32%）的最終產(chǎn)品。

作者開發(fā)了一種基于連續(xù)流反應(yīng)器的伊馬替尼（1）的合成方法，該方法不需要人工處理試劑或中間體，實(shí)現(xiàn)了完全自動(dòng)化。

在線溶劑切換技術(shù)的使用允許在連續(xù)過程中實(shí)現(xiàn)一定程度上對(duì)反應(yīng)溶劑的改變，這是很大程度的進(jìn)步。該合成路線也可以用于類似物的合成，并清楚地展示了流動(dòng)化學(xué)技術(shù)在具有挑戰(zhàn)性和難溶性的分子組裝中所扮演的作用。