连续流技术攻克上市药物Crisaborole低温锂化难题

2026-04-09 11:31:37, Vapourtec 德祥科技有限公司


导语


VAPOURTEC

从40.2%到92.73%,纯度高达99.38%——印度科研团队利用Vapourtec连续流系统,成功实现了上市药物Crisaborole的公斤级高效合成,解决了传统批处理工艺中低温控制难、副产物多、放大风险高的核心痛点。这一案例为含硼药物及强放热反应的工艺开发提供了全新思路。



01

药物背景:Crisaborole 是什么?

Crisaborole(克立硼罗)是一种含硼原子的磷酸二酯酶-4(PDE-4)抑制剂,由美国FDA批准用于治疗特应性皮炎和湿疹,适用于成人和儿童患者。


其特别之处在于:

● 含硼结构使其具备优异的皮肤渗透性;

● 能够高效结合受体双金属中心,发挥抗炎作用;

● 是近年来备受关注的小分子外用药代表。


然而,就是这样一款“明星药物”,其传统合成路线却长期面临着工艺瓶颈。


02

传统工艺之痛:低温锂化带来的三重挑战

在已报道的Crisaborole放大合成路线中,关键步骤涉及芳基卤化物的低温锂化反应,随后与硼酸酯反应构建含硼骨架。该工艺在批处理模式下存在三大痛点:

痛点

具体表现

低温要求苛刻

反应需在 –78 °C 下进行,能耗高、设备要求苛刻

中间体不稳定

锂化中间体极易分解,放大过程中副产物显著增加

杂质控制困难

局部热点导致反应失控,最终收率仅 40.2%,纯度不理想

这些问题的存在,使得Crisaborole的规模化生产不仅成本高昂,还面临质量控制的不确定性。


03

破局之道:连续流

为什么连续流是“天生适配”的解决方案?


面对锂化反应在批处理中的固有限制,来自CSIR-印度化学技术研究所的 Srihari Pabbaraja 团队将目光投向了连续流技术。他们选择使用Vapourtec R-Series流动反应系统,理由如下:


连续流技术对锂化反应的适配性:

● 精准控温:微通道反应器比表面积大,换热效率极高,可将反应温度从 –78 °C 提升至 –60 °C,且无热点风险;

● 瞬间混合:高效混合确保锂化试剂与底物快速均匀接触,减少副反应;

● 中间体瞬时消耗:通过原位生成、原位淬灭的策略,彻底规避了锂化中间体的稳定性问题;

● 易于放大:流动化学的放大本质上是“延长反应时间”,而非放大反应器体积,工艺重现性极佳。


04

工艺优化:从40%到92%,发生了什么?

在连续流平台下,研究团队对反应条件进行了系统优化,关键改进措施如下:

4.1

温度提升,反应更“温和”

原本在批处理中必须维持在 –78 °C 的反应,在流动系统中可安全运行于 –60 °C。温度升高后,反应动力学显著改善,锂化反应时间大幅缩短。

4.2

在线淬灭,消除不稳定中间体

团队将三异丙基硼酸酯与起始芳基溴化物预混合后一同进样,锂化中间体一经生成即被硼酸酯捕获,瞬时转化为稳定结构,彻底避免了中间体分解或副反应的发生。

4.3

解决堵塞问题,实现稳定运行

锂化过程中生成的锂盐容易引起反应器堵塞。通过稀释进样策略和合理的管路设计,团队成功实现了长时间稳定运行,无压力升高或堵塞现象。

4.4

引入PAT技术,实时监控

该研究还引入了在线红外(IR)监测等过程分析技术(PAT),实现了反应过程的实时监控,大幅加速了工艺开发周期。

4.5

成果数据:收率翻倍,纯度创优

经过系统优化,连续流工艺取得了令人振奋的结果:


指标

批处理工具

连续流工艺

反应温度

–78 °C

–60 °C

收率

40.20%

92.73%

纯度

含明显杂质

99.38(HPLC)

规模

放大困难

成功实现公斤级生产


收率提升超过50个百分点,纯度接近99.4%——这一数据在药物合成领域具有极高的商业价值。


06

放大验证:从实验室到公斤级

Vapourtec R-Series上开发的连续流工艺,被成功转移至3D打印的流动反应器进行放大验证:


稳定运行条件下,Crisaborole的公斤级产量得到充分验证;


收率与纯度保持高度一致;

工艺具有良好的可重现性。


这为后续工业化生产奠定了坚实基础。


07

技术亮点总结

技术维度

本研究突破

安全性

避免了低温锂化在批处理中的热失控风险

效率

收率提升130%(40.2% → 92.73%)

质量

杂质显著降低,纯度达99.38%

可持续性

能耗降低、溶剂用量优化、无需繁琐纯化

智能化

结合PAT和DoE进行工艺开发,符合QbD理念


08

结语:流动化学的“典型案例”

Crisaborole的连续流合成,是一个将学术研究与产业价值紧密结合的典范案例。它不仅展示了流动化学在处理高活性金属有机反应时的天然优势,更证明了:


连续流技术并非仅仅替代批处理,而是通过“重新设计反应路径”实现质的飞跃。


对于制药企业而言,当面对类似Crisaborole这样的强放热、中间体不稳定、放大风险高的反应时,连续流正从“可选项”变为“优选项”。


参考文献

[1] Flow Process for Production of Crisaborole Using Organolithium Chemistry with Control over Impurity Formation (C. Singh Bohara, M. Singh Phull, S. Pabbaraja, ACS Omega, 2025, 10, 55920). https://doi.org/10.1021/acsomega.5c07458

[2] (a) Phosphodiesterase inhibitors (V. Boswell-Smith, D. Spina, C. P. Page, Br. J. Pharmacol., 2006, 147, S252) https://doi.org/10.1038/sj.bjp.0706495;

(b) ABCD of the phosphodiesterase family: interaction and differential activity in COPD (D. Halpin, Int. J. Chronic. Obstruct. Pulmon. Dis., 2008, 3 (4), 543). https://doi.org/10.2147/COPD.S1761


参考网址:

https://www.vapourtec.com/news/crisaborole-lithiation-cyclisation/



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