CDK4/6抑制剂Palbociclib的生产工艺开发过程
Palbociclib(图1)是由辉瑞公司研制开发的一种具有高度选择性、可逆性的细胞周期蛋白依赖性激酶(CDK)抑制剂。通过CDK4/6的抑制可导致抑制细胞周期从G1进展到S期，阻断DNA合成，从而用于治疗患有转移性乳腺癌的绝经期妇女患者。该药于2015年被FDA批准用于乳腺癌的治疗，上市一年即成为重磅炸弹级产品，2015年销售7.23亿美元，2016年销售额为21.35亿美元。
图1 Palbociclib结构式
Palbociclib原料药开发过程，经历三个阶段：
①化合物发现阶段，以Palbociclib盐酸盐形式进行化合物体内外活性及初步毒副作用研究，相应制备方法为图2所示化合物发现路线；
②第二阶段为Palbociclib羟乙基磺酸盐形式进行临床研究开发，制备方法为图3所示工艺改进路线；
③由于Palbociclib羟乙基磺酸盐理化性质不利于后续商业化制剂生产，第三阶段开发了Palbociclib游离碱用于上市销售药用形式。图4所示Palbociclib原料药商业化生产路线。随着开发阶段深入，制备工艺不断改进完善，更利于商业化生产。
图2 Palbociclib化合物发现路线
Palbociclib化合物发现过程中，首次公开合成路线如图2所示，以4-氯-2-(甲硫基)嘧啶-5-甲酸乙酯(1)为原料，经取代、还原、氧化、格氏反应、缩合、溴化、偶联、脱保护等11步反应制得Palbociclib盐酸盐，该合成路线满足了前期样品测试筛选需求。
但该路线缺陷也较为明显：
①合成步骤冗长，总收率仅为7.6%，其中8和9的偶联反应收率低至38%；
②10的Still偶联过程，所用锡试剂价格较为昂贵。上述不足，限制了该路线的商业化前景。
图3 Palbociclib工艺改进路线
基于上述不足，原研公司开发了图3改进路线。以5-溴-2 4-二氯嘧啶(13)为原料，经取代、偶联、环合、脱保护等7步反应制得目标产物Palbociclib羟乙基磺酸盐。
相较于化合物发现路线，本制备方法进步明显：
①反应步骤由11步缩短为7步，总收率近30%，为前述路线4倍；
②16和9的偶联反应采用强碱LHMDS，收率大幅提高；
③10的Still偶联反应，改进为Heck偶联，试剂价格大幅降低。该方法能够放大制备，为前期临床试验提供了充足的原料药样品。
但该工艺也存一定不足：
①Palbociclib羟乙基磺酸盐不适宜制剂处方生产，需改为其它形式；
②16和9的偶联反应过程中需2倍以上当量的9，以保证16反应完全，增加了原料成本，同时该步反应中会引入难除杂质，影响药物质量；
③10制备17反应中的Heck偶联缺乏区域选择性，原料药杂质控制成本增加。
图4 Palbociclib原料药商业化生产路线
在上述研究基础上，进一步工艺改进，确定了图4的原料药商业化生产路线。该路线中16和9由格氏试剂氯化环己基镁介导的偶联反应完成，即提高了收率，又降低了副产物的生成；17的制备中，通过优化催化体系，Heck偶联区域选择性得到大大增强，副反应降低；酸催化脱保护过程中，确定正丁醇/苯甲醚/水体系为最佳溶媒，既能高效率制备产品，同时游离碱产物Palbociclib粒径达到最佳效果，适应制剂商业化生产。
总结，经过三个阶段工艺优化，CDK4/6抑制剂Palbociclib的商业化生产工艺获得确定，并已实际应用于药物生产。当然，工艺开发永无止境，我们也期待制药工作者能开发出更优的工艺方法，造福人类。
参考资料：
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