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目總結報告一、項目概況1.1項目名稱：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立項時間：2015-041.3項目編號：BY2015070-091.5合作企業：常州四藥制藥有限公司1.6經費情況：省撥款30W，自籌15W 1.7主要研究內容：苯甲酸阿格列汀原料藥的制備。根據原研專利進行反應條件的優化，實現原料藥的收率及純度達到工業化的要求。苯甲酸阿格列汀綠色合成工藝路線的開發，實現反應條件溫和，操作簡單易行，工業三廢的排放達到國家標準。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性質并篩選出最

2、適合的晶型。二、項目實施情況序號時間考核指標12015.07 2015.121）苯甲酸阿格列汀相關研究資料的文獻綜述;2）挑選數條合適路線，就反應體系、反應時間、反應后處理的難易程度進行考察，篩選出合適的路線。22016.01 2016.06將篩選出的路線進行工藝優化，并針對中試放大進行條件考察，通過液相純度，手性純度等關鍵數據來確定最適合的合成路線以及工藝參數。32016.07 2016.12按照之前摸索的最佳處方進行放大試驗，并進行工藝驗證。42017.01 2017.061）通過不同的溶劑體系，不同的物料配比，以及不同的結晶方法通過粉末衍射和單晶衍射對鹽型進行表征。對其關鍵性能指標比如溶

3、解度，穩定性性等進行表征。 2）整理相關資料，完成結題工作。項目已經完成，達到了合同要求的各項指標，經費執行符合合同的預算。三、項目技術情況3.1研究方法及技術路線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，得到重要中間體1，然后再以此為原料經過第二次取代反應得到BOC保護的阿格列汀，再通過脫BOC，和苯甲酸成鹽，得到苯甲酸阿格列汀終產品。第一步親核取代反應：通過嘗試不同的體系，考察反應溶劑體系對產物溶解性以及反應溫度對反應進程的影像；考察不同的有機堿（三乙胺，三正丁胺，二異丙基乙胺，叔丁醇鉀等）和無機堿（碳酸鉀、碳酸鈉、碳酸氫鈉）對反應的催化效果；考察不同的后處理方

4、法，柱層析、打漿，重結晶等方法對反應收率以及純度的影響。第二步親核取代反應：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，通過考察不同的有機堿對反應的催化效果以及考察不同的后處理方法對反應的收率，純度（包括光學純度）的影響。第三步脫BOC保護：通過考察不同的體系，包括三氟乙酸/二氯甲烷體系，鹽酸/乙醚等常用的脫BOC的體系來考察，反應時間，反應溫度，以及后處理的難易程度對工藝開發的影響。第四步：苯甲酸阿格列汀成鹽工藝：通過考察阿格列汀以及苯甲酸在有機溶劑的溶解度，選擇一種或幾種有機溶劑的混合體系使之達到對苯甲酸阿格列汀溶解效果差，對阿格列汀和

5、苯甲酸有較高溶解度的體系，通過這樣的體系選擇，可以獲得純度尤其是光學純度符合要求的原料藥。制備光學純度符合要求的(R)-3-Boc-氨基哌啶：通過文獻調研，(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。不對稱的加氫反應，主要通過考察不同的金屬催化劑，不同的手性配體，以及加氫溫度，壓力等因素來考察不對稱還原的效果。拆分的方法通過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考察拆分效果，需要對反應收率，光學純度及操作難易程度進行綜合性評價阿格列汀自由堿及其鹽的多晶型研究1）用實驗室常用溶劑，如甲醇，乙醇，乙腈，丙酮，異丙醇等對阿格列汀自由堿進行

6、晶體培養，單晶衍射確定其晶型，并對各種自由堿晶體的溶解度，穩定性及相互轉化關系進行綜合考察。2）選用各種無機酸及有機酸，如鹽酸、硫酸、琥珀酸等與阿格列汀自由堿形成鹽或者共晶，并用相同方法對其鹽類進行晶型培養，單晶衍射確定其晶型，或者用粉末衍射的方法進行確認，對各種鹽或者共晶的溶解度，穩定性及相互轉化關系進行綜合考察。3.1.2 技術路線1）工藝開發：在對苯甲酸阿格列汀原研公司的專利，以及相關的合成文獻中，篩選出幾條路線，通過實驗室小試對反應體系，反應時間，反應后處理的難易程度，以及是否適合中試放大進行考察，并通過液相純度，手性純度等關鍵數據來確定最適合的合成路線以及工藝參數。2）按照前面摸索的

7、最佳處方進行放大試驗，并進行工藝驗證。3）阿格列汀自由堿及其鹽的多晶型研究：通過不同的溶劑體系，不同的物料配比，以及不同的結晶方法通過粉末衍射和單晶衍射對鹽型進行表征。對其關鍵性能指標比如溶解度，穩定性性等進行表征。3.2重點解決的關鍵性技術問題 （1）苯甲酸阿格列汀原料藥合成工藝 開發出了一條適合于苯甲酸阿格列汀兩步親核取代反應的綠色環保的工藝路線，反應每一步收率都達到了85以上。 手性中間體(R)-3-Boc-氨基哌啶的合成工藝開發，滿足了ee值大于99.5%，符合國內藥用中間體的使用要求。 成鹽工藝改進后，終產品的純度達到99.5%，未知雜質不大于0.1%。 （2）通過不同的結晶工藝，篩

8、選52種不同的酸和阿格列汀堿基的成鹽情況，通過一系列的評價手段，優選了對甲基苯甲酸和對硝基苯甲酸的阿格列汀的新鹽型。3.3項目的突破性進展己創新點（1）本項目在堅持綠色安全的理念下，開發出了一種具有自主知識產權的苯甲酸阿格列汀原料藥工業化合成方法，符合國內原料藥的申報要求，并且實現了盡可能少的工業三廢。（2）藥物晶型的研究對藥物早期研究與開發具有重要意義，項目系統性地對阿格列汀與52種不同酸形成的鹽，進行了晶型和藥學研究，通過一系列的表征及體外溶出的測試，優選了對甲基苯甲酸阿格列汀，作為后續研究和開發的對象，為避開化合物專利保護打下了堅實的基礎。（3）本項目所制備的苯甲酸阿格列汀純度很高，樣品

9、的實測值99.8%，可減少患者不良反應發生的幾率。 四、合同任務指標完成情況4.1苯甲酸阿格列汀合成路線的文獻調研：提供相應的文獻資料，目前該項條款已經完成，向常州四藥提交了相應的文獻資料。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驗室合成工藝研究方案，目前該條款已經完成，向常州四藥提交了相應的實驗資料。4.3 完成了對阿格列汀的新鹽型的篩選工作，并優選了新的鹽型供后續開發使用。4.4 苯甲酸阿格列汀的工藝驗證：提供100克級苯甲酸阿格列汀實驗室合成工藝，路線的總收率不低于80%，產品的純度大于99.5%，單雜小于0.1%，符合CFDA規定的原料藥的一般要求，并且能夠實現工業化

10、，目前該條款已經完成，協助常州四藥完成了苯甲酸阿格列汀的工藝驗證及新藥的申報工作，該項目已經申報至國家食品藥品監督管理局。4.5 該項目申請專利一篇，發表SCI論文兩篇，培養了一名博士，兩名碩士。五、項目績效分析本項目的研究目的在于一方面，以6-氯-3-甲基尿嘧啶為原料，在已知路線的基礎上進行生產工藝的優化，得到一條苯甲酸阿格列汀綠色的工業合成路線，提高原子利用率，減少工業三廢的排放；另一方面，篩選得到相對穩定的晶型作為原料藥晶型，輔助合作企業完成關于苯甲酸阿格列汀的相關新藥申報工作，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、，根據原研公司武田藥品工業株式會社公開的相關研究專利所得的路線，主要缺點在于反應過程中要用到氫化鈉，試劑的無水要求較高，同時要用到碘甲烷，為劇毒，在第一步會有副產物生成，難以除去，且會進一步生成其他副產物。而其余路線則存在步驟較多，收率低的缺點，且由于需要采用手性中間體（R）-3-氨基哌啶，提高了工業生產成本而沒能得到廣泛的應用。 因此，苯甲酸阿格列汀的綠色工業路線的研制以及多晶型的研究為糖尿病患者帶來了新的福音，對推動經濟社會的進步有著不可忽視的作用。 我國糖尿病治療藥物市場份額主要被外資、合資企業所主導，尤其是德國拜耳公司的阿卡波糖，長期占據著國內糖尿病用藥的頭把交椅。而近幾年來，新靶點的

12、降糖藥物上市對傳統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現象，它們的原研公司絕大部分仍是傳統的藥業巨頭。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，包括雜質種類和含量的控制，以及工業三廢的排放。因此，阿格列汀的工藝路線優化以及多晶型的研究勢在必行。本項目最終目的是為了得到苯甲酸阿格列汀綠色的工業合成路線以及最穩定的晶型，從而實現產業化生產，對緩解我國的糖尿病現狀，促進經濟發展，社會進步有著長久的影響。在設計、選擇口服降糖藥時，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、賽諾菲-安萬特、武田制藥等藥業巨頭紛紛將目光轉移到研制新型靶點，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抗糖尿病藥物副作用，不會導致低血糖、惡心、嘔吐、體重增加，其心血管安全性有研究數據的支撐，更具有說服力。而對其多晶型的探究，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系，提高用藥的有效性和安全性。六、存在問題、有關建議及下一步研究設想 本項目在仿創相結合理念指導下，共分為苯甲酸阿格列汀工藝開發-質量研究，新鹽型的開發兩大部分。在苯甲酸阿格列汀工藝開發階段，在對苯甲酸阿格列汀的合成路線深入研究后，選擇

14、了合適的路線進行開發，產品純度可以達到99.90%以上。在后續的質量研究方面，首先研究了苯甲酸阿格列汀相關的理化性質，進行了相關性狀的檢查與對比，選取了引濕性、溶解度、熔點、比旋度四個項目，針對苯甲酸阿格列汀的結構特點，采用了紫外分光光度法和高效液相色譜法進行鑒別和對比試驗。在檢查項目的實驗中，主要涉及晶型的判定，采用了差示掃描量熱法進行間接判斷。所有結果都顯示自制樣品各項指標都和原研樣品一致。有關物質檢查共研究了9個有關物質，破壞性試驗中，通過設計比較完整的強制降解試驗，比較全面地了解苯甲酸阿格列汀的穩定特性，為制劑處方、工藝的設計以及產品儲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、列汀的后續申報工作打下了堅實的基礎。在工藝開發階段，主要存在的問題如下：工藝開發階段，重點研究了從起始原料到成品的過程控制，忽略了起始原料的質量控制，可能會導致在后續產品生產過程中，出現雜質不可控等嚴重影響產品質量的因素；質量研究過程中，我們所使用的生產規模相對較小，對于質量研究方面代表性不足。后續的工作將主要集中在協助企業完善苯甲酸阿格列汀的工藝開發，針對不完善的方面，例如：起始物料的的雜質研究，起始物料的工藝穩定性研究，起始物料引入的雜質的追蹤，以及放大生產涉及的各種工藝參數對產品質量的影響等。同時，還將開展和原研產品的全面的對比研究，不僅僅局限于各個國家公布的藥品標準。立足于仿產品，而不是仿標準的理念下，全面完善苯甲酸阿格列汀原料藥的開發工作。新鹽型開發方面，篩選了52種不同的酸和阿格列汀堿基，得到了5個新的鹽型，通過核磁進行了結構確認，并對其性質進行了研究。通過DSC/TGA聯用，考察了阿格列汀堿基在結合各種不同酸后的相關熱力學表現，五種新的鹽型的熱力學性質，差別不大。在影響因素實驗中采用了更激烈條件進行測試，當使用對硝基苯甲酸和對甲苯甲酸時，新鹽型的雜質水平在高溫，高濕和強光照等條件下都相對較好。最后進行的體外溶