KRAS(G12C)突变抑制剂Sotorasib的商业化生产工艺开发

Sotorasib商业化生产工艺相对于第一代生产工艺改进的具体点如下：

Step 1a 氯化反应，会产生一个类二聚杂质（M-1 Dimers，见图1）。在第一代生产工艺中，该杂质高达15%，严重影响了反应的收率。研究人员提出了该杂质产生的两条可能的路径（图1中Pathway A和Pathway B）。通过研究发现M-1 Dimers在该歩反应的前期形成较快，在Chloro-M-1富集比较多的时候，该杂质形成速度显著降低，所以研究人员认为Pathway A是该杂质形成的主要路径。根据此假设的机理，研究人员调整了加料顺序，把M-1缓慢滴加到POCl₃和DIPEA的溶液中，并提高了反应温度，增加了POCl₃的当量，使整个反应过程中M-1的浓度保持在一个比较低的水准。通过这些参数的调控，最终该类二聚杂质降低到了1.5%。

图1

Step 2 Suzuki Coupling反应，该反应应用于商业化生产主要存在几个问题: 

a) 在第一代生产工艺中使用了三氟硼酸盐（Compound 4），由于腐蚀性不能使用玻璃反应釜；

b) 在第一代生产工艺中使用了二类溶剂1,4-二氧六环；

c) 催化剂Pd(dppf)Cl2的使用量较高，为2.5 mol%，成本较高且增加了除Pd的难度。研究人员通过高通量筛选及优化，最终选用boroxine（Compound 7）为偶联试剂， 2-甲基四氢呋喃做溶剂，0.6 mol%的Pd(DPEPhos)Cl₂做催化剂，解决了该步反应的工艺问题。

此外，研究人员通过研究还发现溶液的浓度及含水量对Compound 7的稳定性有比较大的影响；还通过研究确定了反应体系中可接受的氧气含量为 < 10.1 mol%（相对于Pd）。

备注：关于该歩更详细的工艺优化见Amgen团队最近发表的OPRD: doi.org/10.1021/acs.oprd.2c00332。

Step 3脱Boc反应，第一代生产工艺中先经过除Pd，然后用TFA脱Boc，最后把反应液加到碳酸钾/甲醇体系中淬灭并析晶。由于使用了甲醇作为co-solvent，会产生醇解杂质Compound 12 (见图2)，并且结晶析出的产物晶体粒径很小，过滤非常困难。研究人员通过大量筛选及优化，发现N-甲基-2-吡咯烷酮是比较合适的co-solvent，排除了产生杂质Compound 12的可能性，并且通过显微镜图片对比发现，在晶型保持的前提下，析出的晶体粒径增大了10倍多，大大提高了过滤效率，过滤时间从4-6天降低到<12 h="">

图2

Step 4 中Compound 6与丙烯酰氯的反应会产生二聚杂质（Compound 13，见图3），该杂质在Step 4及后续Step 5结晶工艺中非常难除去。Step 4中未完全转化的Compound 6在Step 5中会全部转化为二聚杂质，会导致最高10%的收率损失。研究人员根据该二聚杂质产生的可能机理（Compound 6跟AMG 510的Michael加成产物），提出在酸性条件下该二聚杂质可能会被抑制。通过大量筛选，研究人员发现通过添加1 eq. 的TFA，该二聚杂质被完全抑制了，并且Compound 6完全转化为AMG 510。

图3

但是添加TFA之后，Step 4产生了个新杂质Compound 14，LCAP ~0.05% （见图4）。该杂质产生可能是由于TFA中残留的TFAA导致的；也可能是TFA跟丙烯酰氯反应生产混酐，再与Compound 6反应导致的。通过添加TFA，发现该杂质没有增大；把TFA跟丙烯酰氯先预混，该杂质最高增大到0.54%。通过此，研究人员判定是混酐导致了该杂质的产生。由于在实际生产工艺中，TFA跟丙烯酰氯是分开加入的，且通过一系列破坏性实验，杂质Compound 14都没有增大，研究人员评估认为此杂质的产生属于低风险。

图4

Step 5结晶工艺，在第一代生产工艺中为了抑制及清除二聚杂质Compound 13，添加了AcOH。AcOH加速了 AMG 510的不稳定性，加速了醇解及水解杂质的产生（见图5）。由于二聚杂质Compound 13已经在Step 4中得到了有效控制，所以研究人员在结晶工艺中不再加入AcOH。通过调整结晶溶剂乙醇/水的比例，得到了稳定的相同晶型，并提升了DS的纯度。

图5