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住所
浙江省杭州市余杭区常青藤健康産業園
Hangzhou Borealis Chemical Technology Co., Ltd
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浙江省杭州市余杭区常青藤健康産業園
一、研究背景と目標
シクロプロピルキサシンは世界保健機関(WHO)の基本薬物リストにあるフルオロキノロン系抗生物質であり、細菌感染の治療に広く用いられている。従来の合成方法は反応時間が長い(バイエル社1980年技術的には>24時間、樹脂負荷法では>100時間、効率が限られている(総生産率49%〜57%)などの問題がある。本研究は連続流合成技術を通じて、シクロプロピルキサシンの高速、高効率多段階直列合成を実現し、反応時間を短縮し、生産率を高めることを目的とする。

図1塩酸シクロプロピルキサシンの逆合成
二、コア成果
1.高効率高速合成:簡単な原料を起点として、5つの流動反応器を通じて6段階の連続化学反応を完成し、総滞在時間はわずか9分で、後続の2段階のオフライン処理(酸性化、濾過)を経てシクロプロピルキサシンと塩酸塩を得て、8段階の総生産率は60%に達し、伝統的な方法と同じだが効率は大幅に向上した。
2.中間体分離不要:合成過程全体において中間体を分離する必要はなく、1次アシル化反応のみで主要副生成物ジメチルアミンHNMe 2を除去し、「telescoping反応」(直列反応)の効率的な統合を実現し、現在知られている最長の連続流線形反応配列(無停止)である。
三、技術の詳細と重要なステップ
1.連続ストリーム合成の利点:流動反応器中で急速に混合し、熱伝達物質を強化し、反応選択性を向上させる(例えばエステルからアルデヒドへの選択的還元)、高温高圧条件下での安全操作を支持し、高活性反応(例えば急速リチウム化反応)に適している。
2.合成線形設計(Scheme 1-5):
コア工程:アシル化反応→シクロプロピルアミン置換→2次領域選択的芳香族求核置換SNAr→エステル加水分解→酸性化。

図2塩酸シクロプロピルキサシンの連続流合成
重要な最適化:
溶媒とアルカリの選択:FDAの残留溶媒に対する制限(クロロホルム≦60 ppm、アセトニトリル≦410 ppm)を考慮し、最終的にアセトニトリル/N、N−ジイソプロピルエチルアミン(DIEA)を選択し、180℃、175 psi条件下で、1.5分以内に98%の中間体6を生成した、
副産物処理:アセチル塩素とDIEAを常温で急速にアシル化することにより、副生成物ジメチルアミンを干渉のないN、N−ジメチルアセトアミド(DMA)に変換し、連続反応が中断しないことを確保する、
沈殿問題を回避:中間体2と3は溶解度が低く(例えば3はDMSO中で<0.016 M)、保温により結晶閉塞反応器を回避する。
3.反応条件の最適化:ワンポット法による環化とSNAr反応:DBU(1,8−ジアザビシクロ[5.4.0]ウンデカン−7−エン)とのパイキンの使用量(3.0 equiv DBU+3.0 equiv)、180℃で5分以内に81%の目標生成物2収率を達成した(表1)。
四、意義と価値
1.効率突破:従来の合成の24時間以上を9分に短縮し、生産時間コストを大幅に削減する、
2.グリーン化学:中間体分離ステップを減少し、廃棄物の発生を低減し、持続可能な合成理念に合致する、
3.技術模範:多段階複雑合成における連続流技術の実行可能性を検証し、他の薬物(例えば抗生物質、小分子薬物)の高効率合成に参考になるテンプレートを提供した。
五、結論
本研究は連続流技術を通じてシクロプロピルキサ星の高速全合成を実現し、その9分間の総滞留時間、60%の収率及び中間体分離のない直列反応モードを実現した。
六、拡張
反応物の正確な輸送は、反応の円滑な進行と製品の品質の安定を確保するための礎石である。ブリリスの高圧定電流二重プランジャポンプと高圧定電流防爆四フッ化ポンプここで重要な役割を果たした。高圧定電流二重プランジャポンプの流量範囲は広く、0.001 mL/minから3000 mL/minまで、高圧定電流防爆テトラフルオロポンプも0-20/100/200/500 mlなどの多種の規格選択を提供し、実験規模の大きさにかかわらず、工業化生産にかかわらず、流量需要を満たすことができる。そして、それらの流量精度高い例えば、高圧定電流防爆テトラフルオロポンプは5 mL/min(水)の流量下で、精度は0.5%に達することができる。シクロプロピルキサシン塩酸塩の合成時、ポンプはワンタッチ洗浄機能を有し、長時間の動作がポンプ内部材に与える影響を減らすことができる、ポンプは定電流と定電圧の2つの機能を持ち、この2つの機能は自由に切り替えることができ、供給材料は技術需要に基づいて実際の供給流量を調節することができ、タイミング定量機能を持つ、ポンプチャンバ内にはポンプ流速の安定した流量安定を保証するための一方向弁が1つしかない、ポンプは連結天秤によって流速と材料重量の連鎖制御を実現し、さらに源から製品の品質を保障することができる。

図3高圧定電流二重プランジャポンプ製品の実写図

図4高圧定電流二重プランジャポンプと天秤接続システムの界面
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