CN112236412A - 4-氯代犬尿氨酸及中间体的合成 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及具有提高的产率的4‑氯代犬尿氨酸化合物(特别是L‑4‑氯代犬尿氨酸)的总体对映体特异性合成。公开了大规模合成。本发明还涉及L‑4‑氯代犬尿氨酸合成中的新颖中间体。

Description

4-氯代犬尿氨酸及中间体的合成
相关申请的交叉引用
本申请要求于2018年2月9日提交的美国申请号62/628,580的优先权；其公开内容通过引用并入文中。
技术领域
本发明涉及4-氯代犬尿氨酸(4-chlorokynerenine)化合物，具体地L-4-氯代犬尿氨酸的对映体控制的合成。该合成方法以商业量产生L-4-氯代犬尿氨酸，并可放大用于商业生产。本发明还涉及本发明合成中的某些化学中间体。
背景技术
犬尿喹啉酸(Kynurenic acid)是具有抗惊厥和神经保护特性的代谢相关的脑成分(Stone,T.W.；Pharmacal.Rev.1993,45,309-379)。已经研究了犬尿喹啉酸的各种衍生物及其犬尿氨酸前体的生物活性(Camacho,E.等人，J.Med.Chern.2002,45,263-274；Varasi,M.等人，Eur.J.Med.Chern.1996,31,11-21；Salituro,F.G.等人，J.Med.Chern.1994,37,334-336)。犬尿氨酸化合物在体内转化为犬尿喹啉酸。美国专利5,547,991描述了制备4,6-二取代的色氨酸衍生物的方法及它们作为N-甲基-D-天冬氨酸(NMDA)拮抗剂的用途。
Jackson等人,J.Chem Soc.,Perkin Trans.1,1997,865报道了在一氧化碳气氛下，通过碘代丙氨酸衍生的有机锌试剂与芳基碘的钯(0)催化反应在实验室规模上合成L-犬尿氨酸。虽然Jackson等人报道的实验程序确实在实验室规模上提供了L-犬尿氨酸，但存在一些问题和限制，使得该程序不适合直接用于药物级生产。例如，该程序对于副产物表现出较差的选择性，因此需要昂贵、低负载的制备型色谱法才能获得可接受的产物纯度。温度和放热方面的不良控制使该程序对于放大是不合适的并且是不安全的。该合成证明了一些取代的碘代芳基化合物的效率(产率)下降，并且存在其他未解决的规模限制因素，例如穿过气/液界面的气体质量传输。所描述的反应条件具有低静态CO压力，以及非常大的反应混合物的表面积与体积的比，以实现必要的CO气体传质效率，从而能够获得足够的CO溶解速率和CO在羰基化反应的反应混合物中的浓度，这限制了放大效率。这些问题和不足使得其中描述的实验室规模的合成不适合以商业规模直接使用，并且不适合经济上高质量的药物活性成分的生产。
L-4-氯代犬尿氨酸是L-7-氯代犬尿喹啉酸的前药，并且L-4-氯代犬尿氨酸在给药后容易进入中枢神经系统(CNS)。L-4-氯代犬尿氨酸在生理pH下可能是两性离子，可在活化的星形胶质细胞内有效地转化为L-7-氯代犬尿喹啉酸，并且在服用L-4-氯代犬尿氨酸后，因为星形胶质细胞活化，因此L-7-氯代犬尿喹啉酸的脑水平在神经元损伤或兴奋毒性损伤的部位增加。在临床前研究中，L-4-氯代犬尿氨酸在大鼠中显示出抗癫痫活性。还发现该化合物可提高大鼠脑中多巴胺能神经元的放电速率(firing rate)和爆发放电活性。参见公开的PCT申请WO 2014/116739A1和WO 2016/191352A1以及其中引用的参考文献。鉴于L-4-氯代犬尿氨酸的有利的药理学性质和功效，需要在大规模商业规模上生产药品级质量的L-4-氯代犬尿氨酸的方法。
Salituro等人描述的L-4-氯代犬尿氨酸的对映体选择性合成用于合成克级量的L-4-氯代犬尿氨酸(Salituro,F.G.等人，J.Med.Chern.1994,37,334-336)。由于使用了危险和/或有毒的试剂，例如三甲基氯化锡、氢化钠和叔丁基锂，以及某些结构单元(buildingblock)的可获得性较差，因此该合成不能在商业制造规模上放大实践。
美国专利5,547,991中描述了用于合成一类包括L-4-氯代犬尿氨酸的4,6-二取代的犬尿氨酸衍生物的方法，以及它们作为NMDA受体的拮抗剂的用途。还描述了包含这些化合物的药物组合物及它们的治疗用途。
在Varasai等人，Eur.J.Med.Chern.1996,31,11-21中报道了4-氯代犬尿氨酸的外消旋合成。然而，其中描述的用于通过非对映异构体盐的结晶来分离对映异构体的实验并不成功，由于低溶解度，其中描述的制备型高效液相色谱法(HPLC)也基本上不成功。
在公开的PCT申请WO 2014/152752和WO 2014/152835中公开了L-4-氯代犬尿氨酸的两种对映体选择性合成途径。WO 2014/152752公开了从苯胺起始原料合成L-4-氯代犬尿氨酸。WO 2014/152835的合成使用吲哚醛起始原料，并通过氧化开环步骤进行。
需要一种改进的L-4-氯代犬尿氨酸合成方法，其可以使用可商购试剂在商业相关规模上完成，不需要使用有毒和/或危险试剂或昂贵且低产率的纯化技术。需要适合于大规模生产并且可以生产高化学纯度和高手性纯度的氯代犬尿氨酸化合物，特别是L-4-氯代犬尿氨酸的合成方法。需要一种有效且稳健的L-4-氯代犬尿氨酸合成方法，其适合于满足规章要求的药品质量材料的商业化生产，同时还适合在商业生产规模上安全且稳健的操作。
发明内容
在一个实施方案中，本发明涉及4-氯代犬尿氨酸化合物(8)，特别是L-4-氯代犬尿氨酸(8a)的整体对映体特异性(enantio-specific)合成，如以下方案I和II所示。本发明涉及它们的制备方法，该制备方法使用适于安全、有效和可规模化的对映体控制制造的改进的工艺条件。本发明的方法克服了先前报道的合成的局限性和缺点。
本发明涉及根据方案I的4-氯代犬尿氨酸(8)的对映体特异性制备方法，
Figure BDA0002696942600000031
方案I，其中R为C1-C12烷基、C1-C12烷芳基、芳基或杂芳基；*表示不对称碳，其可以是单一对映异构体或对映异构体的混合物，其可以被始终保留；PG是氨基保护基；Ts是甲苯磺酰基；R1是NH2、NH(PG)或NO2；且X是Cl、Br、I、三氟甲磺酸酯或甲苯磺酸酯。本发明的方法具有以下步骤：
步骤1，在适当的反应条件下，使受保护的丝氨酸酯(1)与甲苯磺酰氯反应，以将受保护的丝氨酸酯转化为其相应的甲苯磺酸酯(2)，
步骤2，在惰性气氛下，在无光条件下，在合适的反应条件下，使甲苯磺酸酯(2)与碘化钠或碘化钾反应，以用碘化物置换甲苯磺酰基并形成相应的碘代中间体(3)，
步骤3，在无光条件下，在合适的反应条件下，将碘代中间体(3)原位转化为锌试剂(4)，并通过羰基化反应形成受保护的酯化合物(6)，使锌试剂(4)与化合物(5)在钯(0)催化剂[Pd]存在下，在合适的反应条件下反应，并同时通过连续的表面下CO添加和/或CO压力来保持持续溶解的CO浓度，
任选地纯化受保护的酯化合物(6)，以及
步骤4，在无光条件下，在合适的反应条件下，将受保护的酯化合物(6)脱保护，以除去任何保护基PG，并且当R1为NO2时，将NO2基团还原为NH2基团，以形成酯(7)，并在调节至酸性pH之后，在无光条件下，在不暴露于空气的情况下，在合适的反应条件下，将酯(7)脱保护(水解)，以形成4-氯代犬尿氨酸(8)，其中脱保护和还原反应在单个步骤或多个步骤中进行。
本发明还涉及根据方案II的用于制备L-4-氯代犬尿氨酸(8a)的方法，
Figure BDA0002696942600000041
方案II，其中Ts是甲苯磺酰基。本发明的方法具有以下步骤：
步骤1，在合适的反应条件下，使BOC-L-丝氨酸甲基甲酯(1a)与甲苯磺酰氯反应，以将BOC-L-丝氨酸甲酯(1a)转化为其相应的甲苯磺酸酯(2a)，
步骤2，在惰性气氛下，在无光条件下，在合适的反应条件下，使甲苯磺酸酯(2a)与碘化钠或碘化钾反应，以用碘化物置换甲苯磺酰基并形成相应的碘代中间体(3a)，
步骤3，在无光条件下，在合适的反应条件下，将碘代中间体(3a)原位转化为锌试剂(4a)，并通过羰基化反应形成BOC保护的甲酯化合物(6a)，并在钯(0)催化剂[Pd]存在下，使锌试剂(4a)与5-氯-碘代苯胺化合物(5a)反应，并同时通过连续的表面下CO添加和/或CO压力保持持续溶解的CO浓度，
任选地纯化受保护的酯化合物(6a)，以及
步骤4，在无光条件下，在合适的反应条件下，将BOC保护的酯化合物(6a)脱保护，以除去保护基以形成甲酯(7a)，采取预防措施，避免将分离出的固体暴露于空气或湿气中，然后在调节至酸性pH之后，在无光条件下，在不暴露于空气下，在合适的反应条件下，将甲酯(7a)脱保护(水解)，以形成4-氯代犬尿氨酸(8a)，其中脱保护反应在单个步骤或两个步骤中进行。
在本发明的其他实施方案中，方案Ⅰ和Ⅱ所示的方法还可包括以下步骤：
作为pH调节，用酸水溶液使pH低于6.5，以游离酸形式从碱性溶液中分离出4-氯代犬尿氨酸(8)/L-4氯代犬尿氨酸(8a)，
在pH低于2下将分离的游离酸(8)/(8a)溶解在酸水溶液中，
通过将pH调节为4.5至6.5沉淀游离酸(8)/(8a)，
收集沉淀的游离酸(8)/(8a)，
干燥收集的游离酸(8)/(8a)，以及
任选地，使用有机溶剂或有机溶剂混合物研磨收集的游离酸(8)/(8a)，并干燥研磨的游离酸(8)/(8a)。
本发明的另一实施方案涉及由化合物3制备化合物6的方法，
Figure BDA0002696942600000051
其中R为C1-C12烷基、C1-C12烷芳基、芳基或杂芳基；*表示不对称碳，其可以是单一对映异构体或对映异构体的混合物，其被始终保留；PG是氨基保护基；Ts是甲苯磺酰基；R1是NH2、NH(PG)或NO2；且X是Cl、Br、I、三氟甲磺酸酯或甲苯磺酸酯。该方法具有以下步骤：在无光条件下，在合适的反应条件下，将碘代中间体(3)原位转化为锌试剂(4)，并通过羰基化反应形成受保护的酯化合物(6)，在钯(0)催化剂[Pd]存在下，在合适的反应条件下，使锌试剂(4)与化合物(5)反应，并同时通过连续的表面下CO添加和/或CO压力来保持持续溶解的CO浓度，以及任选地纯化受保护的酯化合物(6)。
本发明的另一个实施方案涉及由化合物3a制备化合物6a的方法，
Figure BDA0002696942600000061
包括以下步骤：在无光条件下，在合适的反应条件下，将碘代中间体(3a)原位转化为锌试剂(4a)，通过羰基化反应形成BOC保护的甲酯化合物(6a)，并在钯(0)催化剂[Pd]存在下使锌试剂(4a)与5-氯-碘代苯胺化合物(5a)反应，同时通过连续的表面下CO添加和/或CO压力来保持持续溶解的CO浓度，任选地纯化受保护的酯化合物(6a)。
在另一个实施方案中，本发明涉及式6a的合成中间体：
Figure BDA0002696942600000071
在另一个实施方案中，本发明涉及式7a的合成中间体：
Figure BDA0002696942600000072
以及其酸性盐。
本发明的另一个实施方案是从化合物(6a)制备L-4-氯代犬尿氨酸(8a)的方法，
Figure BDA0002696942600000073
该方法在无光条件下，在合适的反应条件下，将BOC保护的酯化合物(6a)脱保护，以去除保护基团，以形成甲酯(7a)，采取预防措施，避免将分离出的固体暴露于空气或湿气中，然后在调节至酸性pH之后，在无光条件下，在不暴露于空气的情况下，在合适的反应条件下，将甲酯(7a)脱保护(水解)，以形成4-氯代犬尿氨酸(8a)。脱保护反应在单个步骤或在两个步骤中进行。
具体实施方式
本发明涉及4-氯代犬尿氨酸化合物(8)，例如L-4-氯代犬尿氨酸(8a)(其化学名字也称为(S)-2-氨基-4-(2-氨基-4-氯苯基)-4-氧代丁酸)的对映体特异性合成，二者如下所示。
Figure BDA0002696942600000081
如以下重复的方案I和II所示，本发明的方法在4-氯代犬尿氨酸的整个制备过程中在2-位保留对映体特异性，并产生具有高对映体纯度的产物。星号(*)表示不对称碳，其可以是单个对映异构体(D或L)或对映异构体的混合物(D和L)，其在整个本发明的方法中被保留。“对映体纯度”或“手性纯度”是指与组合物中的另一种对映异构体相比，组合物中的一种特定对映异构体的总体水平。在“对映体纯度”或“手性纯度”的计算中，不考虑除任一对映体以外的组合物的组分。对映体纯度或手性纯度可以通过多种技术来测量，包括手性HPLC分析。对映体特异性和手性纯度由用于制备化合物(3)/(3a)并随后得到最终产物(8)/(8a)的起始原料(1)/(1a)的手性纯度来控制。手性中心在整个合成过程中被保留。对于L-4-氯代犬尿氨酸(8a)，本发明的方法得到了手性纯度≤0.5％的不期望的D-异构体。
以下方案I描述了根据本发明的4-氯代犬尿氨酸化合物(8)的总体对映体特异性制备。
Figure BDA0002696942600000082
方案I
在方案I中，基团R为C1-C12烷基、C1-C12烷芳基、芳基或杂芳基。烷基或烷芳基的烷基部分可以是直链或支链的。烷基或烷芳基的烷基部分是C1-C12烷基，优选地C1-C6烷基。例如，R可以是甲基、乙基、丙基、异丙基、丁基、叔丁基、戊基、异戊基、己基、异己基、庚基、辛基、壬基、癸基、十一烷基、十二烷基和上述各烷基的支链变体。当R为C1-C12烷基时，最优选地为甲基或乙基。当R为C1-C12烷芳基时，C1-C12烷基(或刚才讨论的优选的烷基中的一种)与芳基，例如苯基、萘基等键合。C1-C12烷芳基可以是例如苄基(CH2C6H5)、乙基苯基(CH2CH2C6H5)、甲基萘基(CH2C10H9)等。R的合适的芳基包括但不限于苯基、萘基等。R的合适的杂芳基包括但不限于呋喃基、噻吩基、吡啶基等。
可以使用本领域已知的任何胺保护基，PG。合适的胺保护基包括但不限于乙酰基(Ac)、叔丁氧基羰基(BOC)、9-芴基甲氧基羰基(Fmoc)、苄基、苯甲酰基、羧基苄基(CBz)、对甲氧基苄基羰基(MOZ)等。参见，例如，isidro-Liobet等人，Chem Rev.,2009,109(6),2455-2504。优选的保护基包括BOC和Fmoc。
化合物(2)上的基团Ts是甲苯磺酰基，CH3C6H4SO2。
基团X是离去基团，例如但不限于Cl、Br、I、三氟甲磺酸酯或甲苯磺酸酯。可以使用本领域已知的其它离去基团。优选的离去基团是I。
在根据方案I的本发明的优选方法中，R为C1-C6烷基；PG是选自BOC、Fmoc、苄基、苯甲酰基、烷基胺、芳基胺、TFA和CBz的胺保护基；且X为I。另外，R为甲基，PG为氨基保护基BOC，且X为I。
方案II描述了本发明的特定方法，即根据本发明的L-4-氯代犬尿氨酸(8a)的整体合成。
方案II的合成是方案I的优选的合成。
Figure BDA0002696942600000101
方案II。Ts是甲苯磺酰基。
通常，如方案I和II中所示，制备根据本发明的4-氯代犬尿氨酸的方法沿以下合成途径进行。在步骤1中，首先将受保护的丝氨酸酯(1)，例如BOC-L-丝氨酸甲酯(1a)转化为其相应的甲苯磺酸酯(2)/(2a)。在步骤2中，将甲苯磺酰基用碘化物替换，以形成碘代中间体(3)/(3a)。在步骤3中，将中间体(3)/(3a)的碘基团原位转化为碘锌试剂(4)/(4a)，然后(作为同一步骤的一部分)使用一氧化碳和钯(0)催化剂[Pd]将其与具有离去基团X的5-氯苯胺化合物(5)，例如5-氯-2-碘代苯胺(5a)偶联，以形成受保护的酯中间体(6)，例如BOC保护的甲酯中间体(6a)，其是L-4-氯代犬尿氨酸(8a)的完全受保护形式。可以在方案I或方案II的合成中，在下一步之前纯化受保护的酯中间体(6)。脱保护发生在步骤4中，以将中间体(6)转化为L-4-氯代犬尿氨酸(7)的酯，例如，L-4-氯代犬尿氨酸(7a)的甲酯，然后在调节至酸性pH之后，将酯(7)转化为L-4-氯代犬尿氨酸(8)的酸形式，例如L-4-氯代犬尿氨酸(8a)。步骤4中的脱保护步骤可以使用本领域已知的适于所用特定保护基的反应条件依次或平行进行。
本发明的一个实施方案是根据方案I的制备4-氯代犬尿氨酸化合物(8)的方法。本发明的另一个实施方案是使用下述步骤1-4根据方案I制备4-氯代犬尿氨酸(8)的方法。以下实施例描述了本发明的方法的附加步骤和优选实施方案。
方案I的步骤1使受保护的丝氨酸酯(1)与甲苯磺酰氯在合适的反应条件下反应，以将受保护的丝氨酸酯转化为其相应的甲苯磺酸酯(2)。在优选的实施方案中，可以在-50℃至50℃、-40℃至40℃、-30℃至30℃、-20℃至20℃、-10℃至10℃、优选-5℃至5℃范围内的反应温度下使用1至2摩尔当量的甲苯磺酰氯。在另一个优选的实施方案中，步骤1在催化量的4-二甲基氨基吡啶存在下进行，并且任选地包括分离和重结晶甲苯磺酸酯(2)。
方案I的步骤2使甲苯磺酸酯(2)与碘化钠或碘化钾，优选碘化钠，在惰性气氛下，在无光条件下，在合适的反应条件下反应，以用碘化物替换甲苯磺酰基并形成相应的碘代中间体(3)。在优选的实施方案中，反应温度可以在-20℃至60℃、-10℃至50℃、0℃至40℃、更优选10℃至30℃的范围内。在另一个优选的实施方案中，步骤2包括在0℃至40℃、0℃至30℃、0℃至20℃、更优选0℃至10℃的范围内的温度下将反应混合物在水中进行水淬火，以沉淀碘代中间体(3)，并任选地使碘代中间体(3)重结晶。
方案I的步骤3在无光条件下，在合适的反应条件下，将碘代中间体(3)原位转化为锌试剂(4)，并通过羰基化反应形成受保护的酯化合物(6)，使锌试剂(4)与化合物(5)在钯(0)催化剂[Pd]存在下，在合适的反应条件下反应，并同时通过连续的表面下CO添加和/或CO压力来保持持续溶解的CO浓度。在优选的实施方案中，反应温度可以在0℃至50℃、10℃至40℃、15℃至35℃、更优选20℃至30℃的范围内。可以使用用于偶联反应的钯(0)催化剂。参见例如Colacot,Platinum Metals Rev.,2012,56,(2),110-116。Pd(0)催化剂的配体包括例如dppm、dppe、dppp、dcpe、PPh3、P(环己基)3、P(t-Bu)3、P(C6F5)3、P(2,4,6-MeC6H2)3等。优选的Pd(0)催化剂包括四(三苯基膦)钯(0)、([Pd(PPh3)4]或Pd(0)四)和双(三-叔丁基膦)钯(0)。在步骤3的优选实施方案中，钯(0)催化剂[Pd]为Pd(0)四，并且通过CO气体的连续表面下添加和/或通过CO气体压力来保持持续溶解的CO浓度。优选地以提供相对于总反应混合物体积的～2-8％(优选地～4％)的稳态泡沫体积(减少不期望的副产物形成)的速率进行向羰基化反应混合物中连续表面下添加CO气体或通过CO气体压力。优选的CO压力为1psig至100psig。1-5psig的CO压力优选用于在CO的连续表面下添加中操作。20至100psig(更优选80-100psig)的CO压力优选用于在连续保持CO加压的密闭加压反应器中操作。步骤3之后可以是纯化受保护的酯化合物(6)的任选步骤。
本发明的一单独的实施方案是由化合物3制备化合物6的方法
Figure BDA0002696942600000121
在本发明的该实施方案中，基团R、PG和R1与上述的那些相同，包括优选的实施方案。该方法以与方案I的步骤3相同的方式完成，包括其优选实施方案。以下实施例描述了本发明的该方法和其他方法的附加步骤和优选实施方案。
方案I中的步骤4在无光条件下，在合适的反应条件下，将受保护的酯化合物(6)脱保护，以除去任何保护基团PG，并且当R1为NO2时，将NO2基团还原为NH2基团，以形成酯(7)，并且在调节至酸性pH之后，在无光条件下，在不暴露于空气的情况下，在合适的反应条件下，将酯(7)脱保护(水解)，以形成4-氯代犬尿氨酸(8)。在优选的实施方案中，反应温度可以在-20℃至60℃、0℃至50℃、10℃至40℃、15℃至35℃、更优选20℃至30℃的范围内。脱保护和还原反应在单个步骤或多个步骤中进行。在优选的实施方案中，步骤4使用HCl的二氧六环溶液将受保护的酯化合物(6)脱保护，以除去任何保护基团PG，并在无光条件下，在分离的固体不暴露于空气或湿气的情况下，将酯(7)分离为酸式盐，例如二盐酸盐。暴露于在固态时对其敏感的空气或湿气可能会导致意外/无意的酸水解。然后，在单独的脱保护步骤中，在调节至酸性pH之后，在pH 10.5至14.0、11.0至13.5、11.5至13.0，更优选在pH 12.0至12.5下水解(7)以形成4-氯代犬尿氨酸(8)。(7)的水解可通过本领域已知的方法进行，例如使用选自LiOH、NaOH和KOH的含水碱，最优选为LiOH。如下所述，这种调节可以是用诸如盐酸的酸水溶液酸化至pH低于8、7或6.5，优选酸化至pH为4.8至6.0。
本发明的另一个实施方案根据上述方案II制备L-4-氯代犬尿氨酸(8a)。本发明的另一个实施方案是使用以下描述的步骤1-4根据方案II制备L-4-氯代犬尿氨酸(8a)的方法。以下实施例描述了本发明的方法的附加步骤和优选的实施方案。在方案II中所示的本发明的方法中，粗制L-4-氯代犬尿氨酸(8a)的总产率为32％-39％，这是对先前的合成(例如WO 2014/152835中报道的合成，其总产率为4％至6％)的显著改进。
方案II的步骤1使BOC-L-丝氨酸甲酯(1a)与甲苯磺酰氯在合适的反应条件下反应，以将BOC-L-丝氨酸甲酯(1a)转化为其相应的甲苯磺酸酯(2a)。在优选的实施方案中，可以在-50℃至50℃、-40℃至40℃、-30℃至30℃、-20℃至20℃、-10℃至10℃，更优选-5℃至5℃的反应温度下使用1至2摩尔当量的甲苯磺酰氯。在另一个优选的实施方案中，步骤1在催化量的4-二甲基氨基吡啶存在下进行，并且任选地包括分离和重结晶甲苯磺酸酯(2a)。
方案II的步骤2在惰性气氛下，在无光条件下，在合适的反应条件下，使甲苯磺酸酯(2a)与碘化钠或碘化钾，优选碘化钠反应，以用碘化物替换甲苯磺酰基并形成相应的碘代中间体(3a)。在优选的实施方案中，反应温度可以在-20℃至60℃、-10℃至50℃、0℃至40℃、更优选10℃至30℃的范围内。在优选的实施方案中，步骤2包括在0℃至40℃、0℃至30℃、0℃至20℃、更优选0℃至10℃的范围内的温度下将反应混合物在水中进行水淬火，以沉淀碘代中间体(3a)，并任选地使碘代中间体(3a)重结晶。
方案II的步骤3在无光条件下，在合适的反应条件下，将碘代中间体(3a)原位转化为锌试剂(4a)，并通过羰基化反应形成BOC-保护的甲酯化合物(6a)，使锌试剂(4a)与5-氯-碘代苯胺化合物(5a)在钯(0)催化剂[Pd]存在下反应，并同时通过连续的表面下CO添加和/或CO压力来保持持续溶解的CO浓度。在优选的实施方案中，中间体(3a)原位转化为锌试剂(4a)可以在0℃至50℃、10℃至40℃、15℃至35℃、更优选23℃至27℃或25℃的范围内的反应温度下进行，羰基化反应则在15℃至35℃、更优选20℃至26℃的范围内的反应温度下进行。可以使用用于偶联反应的钯(0)催化剂。参见例如Colacot,Platinum Metals Rev.,2012,56,(2),110-116。Pd(0)催化剂的配体包括例如dppm、dppe、dppp、dcpe、PPh3、P(环己基)3、P(t-Bu)3、P(C6F5)3、P(2,4,6-MeC6H2)3等。优选的Pd(0)催化剂包括四(三苯基膦)钯(0)、([Pd(PPh3)4]或Pd(0)四)和双(三-叔丁基膦)钯(0)。在步骤3的优选的实施方案中，钯(0)催化剂[Pd]为Pd(0)四，并且通过CO气体的连续表面下添加和/或通过CO气体压力来保持持续溶解的CO浓度。优选地以提供相对于总反应混合物体积的～2-8％(优选～4％)的稳态泡沫体积(减少不期望的副产物形成)的速率进行向羰基化反应混合物中连续表面下添加CO气体或通过CO气体压力。优选的CO压力为1psig至100psig。1-5psig的CO压力优选用于在CO的连续表面下添加中操作。20至100psig(更优选80-100psig)的CO压力优选用于在连续保持CO加压的密闭加压反应器中操作。步骤3之后可以是纯化受保护的酯化合物(6a)的任选步骤。
本发明的另一个实施方案是由化合物3a制备化合物6a的方法。
Figure BDA0002696942600000141
在本发明的该实施方案中，(6a)的制备以与方案II的步骤3相同的方式完成，包括其优选实施方案。以下实施例描述了本发明的该方法和其他方法的附加步骤和优选实施方案。
方案II中的步骤4在无光条件下，在合适的反应条件下，将BOC保护的酯化合物(6a)脱保护，以除去保护基团，以形成甲酯(7a)，采取预防措施，避免将分离出的固体暴露于空气或湿气中，然后在调节至酸性pH之后，在无光条件下，在不暴露于空气下，在合适的反应条件下，将甲酯(7a)脱保护(水解)，以形成4-氯代犬尿氨酸(8a)。在优选的实施方案中，反应温度可以在-20℃至60℃、0℃至50℃、10℃至40℃、15℃至35℃、更优选20℃至30℃的范围内。脱保护和还原反应在单个步骤或多个步骤中进行。在优选的实施方案中，步骤4使用含HCl的二氧六环溶液将BOC保护的甲酯化合物(6a)脱保护并在无光条件下，在分离的固体不暴露于空气或湿气的情况下，分离甲酯(7a)，例如二盐酸盐。暴露于空气或湿气可能导致意外/无意的酸水解。然后，在单独的脱保护步骤中，在调节至酸性pH之后，在pH为10.5至14.0、11.0至13.5、11.5至13.0，更优选在pH为12.0至12.5下水解(7a)以形成4-氯代犬尿氨酸(8a)。(7)的水解可通过本领域已知的方法进行，例如使用选自LiOH、NaOH和KOH的含水碱，最优选为LiOH。如下所述，这种调节可以是用诸如盐酸的酸水溶液酸化至pH低于8、7或6.5，优选酸化至pH为4.8至6.0。
本发明的单独的实施方案是由化合物(6a)制备L-4-氯代犬尿氨酸(8a)的方法。
Figure BDA0002696942600000151
在本发明的该实施方案中，(8a)的制备以与方案II的步骤4相同的方式完成，包括其优选实施方案。以下实施例描述了本发明的该方法和其他方法的附加步骤和优选实施方案。
在另一个实施方案中，本发明还涉及式(6a)的化合物：
Figure BDA0002696942600000152
在另一个实施方案中，本发明还涉及式(7a)的化合物：
Figure BDA0002696942600000153
或其酸加成盐。优选地，所述酸加成盐是二HCl盐。
根据方案I或方案II的本发明的方法可以包括进一步的步骤以纯化方案I中的4-氯代犬尿氨酸产物(8)或方案II中的L-4-氯代犬尿氨酸产物(8a)。那些纯化步骤可包括以下步骤：作为pH调节，用酸水溶液例如HCl使pH低于8、7或6.5，优选地pH为4.8至6.0，用游离酸从碱性溶液中分离出4-氯代犬尿氨酸(8)/L-4氯代犬尿氨酸(8a)；在pH低于2，优选地pH为0.5至0.9下将分离的游离酸(8)/(8a)溶解于酸水溶液中；通过调节pH为4.5至6.5，优选pH为4.8至6.0，沉淀游离酸(8)/(8a)；收集沉淀的游离酸(8)/(8a)；干燥收集的游离酸(8)/(8a)，并且任选地，使用本领域已知的有机溶剂或有机溶剂混合物研磨收集的游离酸(8)/(8a)，并干燥研磨的游离酸(8)/(8a)。如本领域已知的，可以通过添加碱例如氨水来沉淀游离酸(8)/(8a)。任选的研磨步骤中的有机溶剂可以是甲醇/乙酸乙酯。
本发明的方法具有适用于安全、有效和可规模化地立体控制制备4-氯代犬尿氨酸化合物(8)，特别是L-4-氯代犬尿氨酸(8a)的改进的工艺条件，其克服了先前报道的合成方法的局限性。在本发明的方法中，已经开发出工艺条件来减少和控制杂质的形成，特别是在步骤4和步骤5中。例如，这种改进的条件包括(但不限于)：
·新鲜制备碘取代的受保护氨基酸，以减少分解。
·用一氧化碳对Pd催化剂进行预饱和，以减少不期望的副反应。
·维持一氧化碳的有效引入和存在，以确保高的一氧化碳活性和Pd催化剂的可用性，从而通过连续的表面下CO流量或CO压力来减少不需要的副反应。
·将受保护的氨基酸锌酸盐受控地逆向添加到与一氧化碳预配位的碘代苯胺和Pd催化剂中(与包括向锌酸盐“全部”添加芳族碘化物和Pd催化剂的现有技术条件不同)。参见Jackson等人，JCS Perkin 1,1997,865。也参见Dunn等人，SYNLETT,1993,499，其描述了丝氨酸衍生的有机锌试剂的THF溶液及其在合成新颖的，对映体纯的丙二烯系、炔属和杂芳基氨基酸中的用途。
·可控地添加试剂，以减小反应速率和放热速率，从而更好地按比例控制反应温度，从而按比例提高安全性，并按比例提高反应选择性和提高产品质量。
·通过提高反应选择性避免对低负载分级色谱的需要。
·偶联后采用两步脱保护，以通过使用HCl的湿二氧六环进行氨基BOC脱保护以得到最终产物酯二盐酸盐，然后在受控的温和碱性条件下单独进行酯水解，然后控制酸化来以两性离子中性形式分离出4-氯代犬尿氨酸产物(8)，例如L-4-氯代犬尿氨酸(8a)，来改善反应控制、选择性、效率，并减少副产物。当使用现有技术(Jackson等人)中所述的从(6)至(8)/(6a)至(8a)的单酸性双重脱保护时，这避免了对副产物形成的增加的反应敏感性，这也增加了形成不期望的副产物和其他分解副产物途径的倾向。
·知晓产物和中间体对光、热、酸和碱的敏感性以通过减少暴露于这些条件来减轻分解。
实施例
下面的实施例1-5说明了根据本发明的方法并且如方案I和II所示(上述)的实验室规模和大规模合成L-4-氯代犬尿氨酸。实施例1-5还描述了本发明的方法改进，其单独和组合地是本发明方法的实施方案。可以通过本领域已知和如下所述的方法进一步纯化产物L-4-氯代犬尿氨酸。
实施例1-步骤1
Figure BDA0002696942600000171
实施例1.1-步骤1：实验室规模
在氮气气氛下，向2升圆底烧瓶中装入机械顶置式搅拌器，BOC-L-丝氨酸甲酯(1a)(0.91mol)和吡啶(800mL)。冷却至0-5℃后，将4-二甲基氨基吡啶(91mmol)加入烧瓶中。在总共30分钟内，分四部分加入甲苯磺酰氯(1.36mol)。在0-5℃下搅拌26h后，用水(20mL)和二氯甲烷(20mL)萃取0.25mL的反应混合物。蒸发有机层，以留下浅黄色油。然后，将20mg油溶于CDCl3中，以通过1H NMR光谱测定BOC-L-丝氨酸甲酯(1a)向相应的甲苯磺酸酯(2a)的转化。反应完全后，将反应混合物在1小时内添加至0-5℃水(3L)中。然后，将混合物在0-5℃下搅拌2小时，在此期间沉淀出白色固体。然后，将固体通过烧结漏斗过滤，用水(3×400mL)冲洗，并使其脱液16小时。将粗固体与叔丁基甲基醚(1L)一起装入到5L圆底烧瓶中。将该溶液温热至40℃，此时所有固体已经溶解。进行相分离，并将下部水层排干并丢弃。在将温度保持在35-40℃的同时，将水(30mL)加入烧瓶中并搅拌5分钟。停止搅拌，并将下部水层排干并丢弃。在35-40℃下，在45分钟内将庚烷(2L)添加到剩余的有机层中。在完全加入庚烷之后，将溶液冷却至0-5℃并搅拌2小时。使用烧结漏斗过滤白色固体。用滤液冲洗烧瓶，然后用干净的庚烷(2×20mL)洗涤。将固体脱液1小时，然后在环境温度下置于真空干燥箱中20小时，以82％的产率得到纯产物2a。
实施例1.2-步骤1：大规模
2a的合成：将1a(7.00Kg，31.93摩尔，1.00当量)称重到清洁且干燥的容器中，然后装入氮气吹扫的50-L玻璃反应器(反应器A)中。将无水吡啶(27.38Kg，4体积)装入反应器中。用一些吡啶冲洗用于1a的容器，然后将冲洗液加入反应器中。将反应混合物在氮气下在约15℃(目标：10-30℃)下搅拌约9分钟，然后在1小时46分钟内冷却至-3.4℃(目标：-5℃至0℃)。将在清洁且干燥的容器中的预先称重的DMAP(392.0g，3.209摩尔，0.10当量)一次性装入反应器中。将反应混合物在-3.7℃下搅拌5分钟。在-5℃至0℃下在1小时36分钟内分四份装入TsCl(9.1Kg，1.5当量)。在5分钟内将第一TsCl部分(2.28Kg)装入反应器中。将反应混合物搅拌41分钟。在4分钟内将第二TsCl部分(2.26Kg)装入反应器中。将反应混合物搅拌20分钟。在2分钟内将第三TsCl部分(2.29Kg)装入反应器中。将反应混合物搅拌19分钟。在5分钟内将第四和最后的TsCl部分(2.27Kg)装入反应器中。
然后将反应混合物在0±5℃下搅拌18小时41分钟，然后通过1H NMR检查。反应不完全，1a为1.5％(相对于2a的积分)。将反应在0±5℃下另外搅拌1小时44分钟，然后通过1HNMR检查。结果表明反应完成，剩余1a为1.4％(相对于2a的积分)。
粗制的2a的沉淀：基于所需的总处理体积(约150L)，使用两个反应器(50-L和100-L)将产物分两部分进行沉淀。在后处理之前，总反应体积为约42L。将三分之一的反应体积转移到50-L反应器(反应器B)中进行沉淀，将三分之二的反应体积转移到100-L反应器(反应器C)中进行沉淀。
沉淀#1：将去离子(DI)水(34.99Kg，相对于1a的15体积)称量到干净的容器中，并在冰箱中预冷，然后装入反应器B中。将批料冷却至4.5℃(目标：3-10℃)。在1小时25分钟内将一部分反应混合物(约14L，1/3批料)缓慢转移到冷水中。最初，转移两升的反应混合物，暂停添加，并将淬火混合物搅拌45分钟。立即观察到固体沉淀，但是一些油性产物沉淀在冷的反应器壁上(夹套温度设定点：1℃)。为了避免油沉淀在冷壁上，将夹套温度提高到5℃，这将批料温度提高到12.1℃。恢复反应混合物的转移，并且在完全转移反应混合物之后，装入预先称重的吡啶(1.14Kg，用于转移冲洗)。将淬火的批料在10±2℃下搅拌61分钟。将浆料转移到过滤漏斗中。由于底部阀被一些粘性固体堵塞，因此使用真空吸管将批料从顶部转移。浆料的过滤耗时约两个小时，将湿滤饼脱液10分钟。用水(4×4.67kg，或相对于1a的4×2体积)洗涤过滤漏斗中的湿滤饼，并通过向过滤漏斗施加真空而脱液14小时，以得到8.09kg的湿的粗制的2a。
沉淀#2：将去离子水(70Kg，相对于1a的15体积)称量到干净的容器中，并在冰箱中预冷，然后装入反应器C中。将淬火水冷却至6.5℃(目标：3-10℃)。在计划的约28L的总反应混合物转移中，由于操作员的失误，在5分钟内将约14L的反应混合物转移至冷水中。大量的油层沉淀在淬火混合物的底部，并突然固化。一些沉淀的固体聚集在反应器的底部，并使搅拌器卡住。停止将批料转移到淬火物中。将反应器C中的淬火材料在0-10℃下沉降5小时。
将反应器C中的上层澄清溶液(约40L)转移到反应器B中(用于先前的沉淀)。将来自反应器A的剩余的未淬火的反应混合物(约14L)缓慢转移到反应器B中以在0-15℃下在40分钟内沉淀2a。将得到的浆料在0-15℃下搅拌17小时。
将来自反应器C的淬火的批料部分在5℃下沉降20小时，然后转移到过滤漏斗中。由于底部阀门被一些固体堵塞，因此在真空下将批料从顶部转移出来。在转移过程中，使用再循环的滤液来正向冲洗反应器C到过滤漏斗上的产物滤饼。从反应器C完成批料转移后，将来自反应器B的批料部分转移到过滤漏斗中的滤饼顶部。过滤需要6小时。然后将湿滤饼用水(4×9.33Kg，或相对于1a的4×2体积)洗涤，通过施加真空最终脱液15小时30分钟，得到20.34Kg湿的粗制的2a。
水淬火/沉淀在实验室规模的实施例1.1中效果很好，但是如果在大规模下不仔细控制混合条件，则提供不可搅拌的混合物。通过将反应混合物的吡啶溶液加入冷水中来沉淀粗制的2a，并小心控制添加，以确保均匀沉淀。将反应混合物添加到冷水淬火中必须是缓慢的并且得到良好控制，尤其是在添加开始时。利用流量控制泵以同时将淬火水与反应混合物(约3:1v/v)共混，可以提供很好地控制的沉淀。即使缓慢添加，在反应器壁上也观察到一些油性沉淀。搅拌过夜足以将所有油性物质转化为可过滤的固体。在将粗制的2a淬火和沉淀后，将浆料在0-15℃下搅拌至少12小时，得到易于转移的浆料。利用流量控制泵以同时将淬火水与反应混合物(约3:1v/v)共混，提供很好控制的沉淀。
湿的粗制的2a的纯化：将合并的湿的粗制的2a(28.43Kg)在氮气下分批转移到反应器A中，使用MTBE(25.90Kg，相对于1a的5体积)浆化固体以促进转移。将批料加热至45℃并在45-47℃下搅拌18分钟以获得澄清溶液(两相)。除去底部水层(约20L)。用水(1.4L，0.2体积)洗涤该批料，并除去下部水层。将该批料在真空下(419-630托(Torr))在40-50℃下回流1小时45分钟，以除去约75mL的水(Dean-Stark分水器收集)。将批料转移到反应器C中。在62分钟内将庚烷(47.88Kg，相对于1a的10体积)添加到反应器C中，同时将批料温度保持在30-50℃。在3小时内将浆料冷却至0±5℃，并在0±5℃下搅拌12小时40分钟。在1小时45分钟内将批料转移到过滤漏斗中。由于底部阀门被一些固体堵塞，因此使用真空抽吸将批料从顶部转移出来。在转移期间，使用再循环的滤液来正向冲洗反应器到过滤漏斗。滤饼用冷庚烷(9.58Kg，0℃，相对于1a的2体积)洗涤，然后脱液1小时40分钟。将湿滤饼(13.389Kg)转移到10个玻璃干燥托盘中，并在真空中(≤50托)下在20-40℃下干燥72小时，以得到干燥的2a(9.388Kg，79％产率)。
实施例1.3-步骤1：2a的大规模制备
2a的合成(反应)：将1a(7.00Kg，31.93摩尔，1.00当量)称重到清洁且干燥的容器中，然后装入氮气吹扫的50-L玻璃反应器中。将无水吡啶(27.40Kg)装入反应器中。将反应混合物在氮气下在约22℃(目标：10-30℃)下搅拌约20分钟，然后在两小时一分钟内冷却至-1.8℃(目标：-5℃至0℃)。将清洁且干燥的容器中的预先称重的DMAP(392g，3.21摩尔，0.10当量)一次性装入反应器中。将反应混合物在-2.7至-3.9℃下搅拌15分钟。将甲苯磺酰氯(TsCl)(9.10kg，1.5当量)在-5℃至0℃下在两小时56分钟内分四部分装入。
·在4分钟内将第一TsCl部分(2.30Kg)加入反应器中。在1小时41分钟内将反应温度调节至-5至0℃。将反应混合物在-5℃至0℃下搅拌20分钟。
·在1分钟内将第二TsCl部分(2.22Kg)装入反应器中。在13分钟内将反应温度调节至-5至0℃。将反应混合物在-5℃至0℃下搅拌10分钟。
·在3分钟内装入第三TsCl部分(2.30Kg)。在5分钟内将反应温度调节至-5至0℃。将反应混合物在-5℃至0℃下搅拌12分钟。
·在4分钟内将第四和最后的TsCl部分(2.28Kg)装入反应器中。在1分钟内将反应温度调节至-5至0℃。将反应混合物在-5℃至0℃下搅拌15分钟。
在13分钟内将反应混合物调节至-5℃至5℃，然后在0±5℃下搅拌16小时20分钟，然后取样并通过1H NMR来检查。反应不完全，相对于剩余的2a，1a为0.02％(目标：≤0.01)。将反应在0±5℃下另外搅拌1小时35分钟，然后通过1H NMR来检查样品。结果表明，反应完全，相对于剩余的2a，1a为0.01％。
粗制的2a的沉淀(产物分离)：基于该批料的总计算后处理体积(约150L)，该批料记录要求在两个反应器(50-L和100-L)中沉淀产物。总反应体积为约45L。将三分之二的反应体积转移到100-L反应器中进行沉淀，将三分之一的反应体积转移到50-L反应器中进行沉淀。
在100-L反应器中的沉淀#1(对于批料的2/3)和粗制的2a的分离：将去离子水(70.01Kg)称重到干净的广口玻璃瓶中，并在冰箱(6-7℃)中预冷却。将预冷的去离子水(约3.5L)通过蠕动泵转移到100L反应器中，然后加入吡啶(1.27Kg)。注意：在该步骤中，反应器中去离子水和吡啶的比例应为约10:3(v/v)。将混合物调节至6.8℃(目标：3-10℃)。在167分钟内，通过两个蠕动泵将广口玻璃瓶中全部的预冷的去离子水和30L反应混合物同时转移到100L反应器中，同时将批料温度保持在3-10℃。用吡啶(1.26Kg)正向冲洗反应混合物的输送管线。将批料调节至6.6℃(目标：0-10℃)。将反应混合物在0-10℃下搅拌17小时，并在过滤漏斗中过滤9小时。通过向过滤漏斗施加真空，将滤饼在过滤漏斗中脱液30分钟。然后将湿滤饼用去离子水(4×9.33Kg)洗涤，并通过向过滤漏斗施加真空在过滤漏斗中抽吸干燥9小时29分钟，从而得到粗制的2a湿滤饼(加载#1，21.65Kg)。
在50L反应器中的沉淀#2(对于批料的1/3)和粗制的2a的分离：将去离子水(35.01Kg)称重到干净的广口玻璃瓶中，并在冰箱(7℃)中预冷却。将预冷的去离子水(约1.75L)通过蠕动泵转移到50L反应器中，并添加吡啶(0.51Kg)。注意：在该步骤中，反应器中去离子水和吡啶的比例应为约10:3(v/v)。将混合物调节至3.2℃(目标：3-10℃)。在113分钟内，通过两个蠕动泵将广口玻璃瓶中全部的预冷的去离子水和15L剩余的反应混合物(全部剩余量)同时转移到50L反应器中，同时将批料温度保持在3-10℃。用吡啶(0.63Kg)正向冲洗反应混合物的输送管线。将批料调节至8.6℃(目标：0-10℃)。将反应混合物在0-10℃下搅拌15小时47分钟，并在过滤漏斗中过滤5小时33分钟。通过向过滤漏斗施加真空，将滤饼在过滤漏斗中脱液25分钟。然后将湿滤饼用去离子水(4×4.67Kg，或4×2L/Kg 1a输入)洗涤，并通过向漏斗施加真空在过滤漏斗中抽吸干燥14小时，从而得到粗制的2a湿滤饼(加载#2，10.20Kg)。
粗制的2a的纯化(重结晶)：将合并的湿的粗制的2a(31.85Kg)转移到50L反应器中，并在氮气下添加MTBE(25.91Kg)。将该混合物加热到42-44℃并在44-45℃下搅拌15分钟以获得澄清溶液(两相，未观察到油水中间层(rag layer))。除去底部水层(约24L)。用水(2.8L)洗涤批料，并除去下层水相。使用Dean-Stark分水器将批料在37-45℃下在真空(400-500托)下回流1小时50分钟，以除去约155mL水。将批料转移到100L反应器中。通过在80分钟内将正庚烷(47.90Kg)添加到100L反应器中来稀释溶液，同时将批料温度保持在45-48℃。在14小时40分钟内将浆料冷却至1.13℃(目标：0±5℃)，并在1.1℃(目标：0±5℃)下搅拌2小时。在15分钟内将批料转移到过滤漏斗中。通过向过滤漏斗施加真空15分钟，将过滤漏斗中的滤饼脱液，然后用冷正庚烷(9.60Kg，0℃)洗涤，然后脱液3小时。将湿滤饼转移到干燥托盘中，并在真空中(≤50托)在20-40℃下干燥24小时，得到干燥的2a(9.75Kg，81.8％产率)。NMR纯度(1H NMR)为99％，通过KF滴定，残留水含量为0.59％。
步骤1中的优选工艺参数和实施方案-2/2a的制备
下面列出了如上述方案I、II和III中所示的本发明的合成中步骤1的某些优选工艺参数。针对诸如该步骤的特定步骤描述的每个优选工艺参数是本发明的单独实施方案。每个步骤中的优选工艺参数可以与其他步骤中的优选工艺参数一起使用，使得优选工艺参数的每个组合也是本发明的单独实施方案。在一个或多个步骤中具有一个或多个优选的工艺参数的根据本发明的合成也是本发明的单独实施方案。步骤1的优选工艺参数包括但不限于：
·在甲苯磺酰氯添加过程中，反应温度为-5℃至0℃(更温热导致不希望的烯烃副产物)；
·反应温度为-5℃至5℃，以完成反应(更温热导致不希望的烯烃副产物)；
·在反应终点，起始物质与产物的最终摩尔≤0.01(较高导致不希望的下游杂质)；
·重结晶温度最高≤45℃(更温热导致不希望的烯烃副产物)，
·干燥温度为20℃至40℃(更温热导致不希望的烯烃副产物)；
·2/2a纯度≥98％(NMR)；
·甲苯磺酰氯相对于1/1a的摩尔当量范围为1.0-2.0(优选为1.5)(较小导致不希望的下游杂质，而较大也可能导致不希望的下游杂质)；
·4-二甲基氨基吡啶作为催化剂的摩尔当量(催化量)为0.01至0.20(优选为0.10)，以提高反应速率(更少量可能降低或消除效力更多导致不希望的下游杂质)；
·根据需要控制添加甲苯磺酰氯(速率和/或份量控制)，以在甲苯磺酰氯添加期间将反应温度保持在-5℃至0℃(减少不希望的烯烃副产物的形成)；
·通过温度控制(0-10℃)沉淀和从水/吡啶混合物中粒化反应混合物，分离2/2a，水/吡啶的最终比例为约10/3(v/v)(减少不希望的烯烃副产物的形成)；和/或
·从甲基-叔丁基醚(MTBE)/正庚烷(0.5-0.6/1.0，w/w，优选约0.54/1.0w/w)的混合物中重结晶2/2a(提供最终纯度的控制)。
实施例2-步骤2
Figure BDA0002696942600000221
实施例2.1-步骤2：实验室规模
整个以下程序在暗处进行。在氮气气氛下，在箔覆盖的2升圆底烧瓶中加入BOC-L-丝氨酸甲酯2a的甲苯磺酸酯(0.40mol)和丙酮(855mL)。在搅拌的同时，一次性加入碘化钠(1.0mol)并允许搅拌22小时，此时通过薄层色谱(30％乙酸乙酯的庚烷溶液，KMnO4染色，2a消失)证实反应完全。在1小时内将反应混合物缓慢加入0-5℃的水(3L)中，并在该温度下搅拌2小时。使用烧结漏斗过滤粗制固体，用水(3×50mL)洗涤，然后脱液16小时。在1升圆底烧瓶中装入粗制固体和庚烷(225mL)。将该混合物温热至35-40℃，此时所有固体已经溶解。进行相分离并且将下部水层排干并丢弃。将有机层冷却至-15℃并搅拌2小时。使用烧结漏斗过滤固体，并用滤液冲洗两次，然后用干净的0℃庚烷(20mL)冲洗。将固体在真空干燥烘箱中在环境温度下干燥24小时，得到纯的碘代中间体3a，80％产率。
实施例2.2-步骤2：大规模
3a的合成：称量2a(9.32Kg，24.96摩尔，1.00当量)，并装入氮气吹扫的100L玻璃反应器(反应器A)中。将丙酮(42.0Kg，5.7体积)装入反应器A中。将反应混合物在氮气下在约15℃(目标：10-30℃)下搅拌6分钟以溶解固体。由于反应混合物对光敏感，因此用铝箔覆盖反应器。在30分钟内将NaI(9.36Kg，2.50当量)装入反应器A中，同时将批料温度保持在10-30℃。反应轻微放热：部分#1：当一次性加入2Kg NaI时，温度从23.4℃升到25.7℃(夹套温度在20℃下)；部分#2：当一次性加入2Kg NaI时，温度从25.7℃升到27.6℃(夹套温度在20℃下)。使用外部冷却(夹套温度在20℃下)和对剩余部分的添加控制以将工艺温度保持在目标范围内。将反应混合物在20-30℃下搅拌21小时30分钟，然后通过TLC检查。由于2a斑点已完全消失，因此TLC证实反应完全。
粗制的3a的沉淀：基于所需的总后处理体积(总计约260L)，在100-L反应器中分三部分进行产物的沉淀(每次约87L，反应器A)。后处理前的总反应混合物体积为约66L。将反应混合物从反应器A转移到两个覆盖有铝箔的50-L反应器(反应器B和反应器C)中。将三分之一的反应体积(约22L)转移到50-L反应器(反应器B)中进行一次沉淀，将三分之二的反应体积(约44L)转移到另一个50-L反应器(反应器C)中用于两次沉淀。
沉淀#1和过滤#1A：将去离子水(62.10Kg，相对于2A的20体积)称重到干净的容器中，并在冰箱中预冷却，然后装入反应器A中。将淬火水冷却至4.8℃(目标：0-5℃)。在1小时13分钟内将反应器B中的反应混合物(约22L)缓慢地转移到反应器A中的冷水中，同时将批料温度保持在0-10℃；总添加速率：约2L/5分钟。最初，转移两升的反应混合物，停止添加，并将淬火混合物搅拌5分钟。立即观察到固体沉淀。继续添加，并且在添加完成后，将批料在5±5℃下搅拌84分钟。在33分钟内将批料平稳地转移到过滤漏斗中。将批料在过滤漏斗上脱液一小时。
沉淀#2和过滤#1B：将去离子水(62.11Kg，相对于2a的20体积)称量到干净的容器中，并在冰箱中预冷却，然后装入反应器A中。将淬火水冷却至4.5℃(目标：0-5℃)。在42分钟内将反应混合物(约22L，来自反应器C的1/2批料)缓慢地转移到反应器A中的冷水中，同时将批料温度保持在0-10℃；总添加速率：约2L/4分钟。最初，转移两升反应混合物，停止添加，并将淬火混合物搅拌5分钟。立即观察到固体沉淀。继续添加，并且在添加完成后，将批料在5±5℃下搅拌48分钟。在17分钟内将批料平稳地转移到漏斗中的滤饼上。将批料脱液13分钟。用水(4×31.1Kg，或相对于2a的4×5体积)洗涤过滤漏斗中的湿滤饼，最后通过向过滤漏斗施加真空而脱液2小时，得到8.92Kg湿的粗制的3a。
沉淀#3和过滤#2：将去离子水(62.17Kg，相对于(2a)的20体积)称重到干净的容器中，并在冰箱中预冷却，然后加入到反应器A中。将淬火水冷却至2.6℃(目标：0-5℃)。将反应混合物(约22L，来自反应器C的1/2批料)在1小时内缓慢地转移到反应器A的冷水中，同时将批料温度保持在0-10℃；总添加速率：约2L/5分钟。最初，转移两升反应混合物，停止添加，并将淬火混合物搅拌5分钟。立即观察到固体沉淀。继续添加，并且在添加完成后，将批料在5±5℃下搅拌71分钟。
在25分钟内将批料平稳地转移到过滤漏斗中。将批料脱液12分钟。用水(4×15.5Kg，或相对于2a的4×5体积)洗涤过滤漏斗中的湿滤饼，最后通过向过滤漏斗施加真空而脱液2小时，得到3.49Kg湿的粗制的3a。
应通过以良好控制的方式将丙酮反应混合物加入冷水中而沉淀粗制的3a。最初，将约2升(出自总共22升)的反应混合物加入到冷水淬火中，并将淬火混合物搅拌5分钟以形成均匀的浆料，然后在≥1小时内继续添加剩余的(约20L)的反应混合物。所得浆料是均匀的且易于过滤。
湿的粗制的3a的纯化：将合并的湿的粗制的3a(12.41Kg)在氮气下转移到反应器B中，然后转移庚烷(9.58Kg，相对于(2A)的1.5体积)。将批料加热至39.5℃，并在约39℃下搅拌5分钟，以获得澄清溶液(两相)。除去底部水层(约5L)。将批料(约20L)在1小时13分钟内冷却至20℃。在冷却期间，在约29℃下发生3a结晶。将该浆料在10-20℃下搅拌1小时，然后
在16小时45分钟内冷却至-22.8℃。将冷批料在-20±5℃下搅拌2小时20分钟。在35分钟内在氮气吹扫下，将该批料转移到装在大PE袋中的过滤漏斗中。在转移过程中，使用再循环的滤液以正向冲洗反应器到过滤漏斗上的产物滤饼。在氮气下脱液11分钟后，然后将滤饼用冷庚烷(3.19Kg，0℃，相对于(2a)的0.5体积)洗涤，然后在氮气下脱液2小时6分钟。将湿滤饼(7.74Kg)转移到6个玻璃干燥托盘中，并在真空烘箱(≤50托)中在环境温度下干燥1小时26分钟，然后在20-30℃(≤50托)下干燥70小时，得到干燥的(3a)(6.85Kg，产率83.3％(6.85Kg，产率83％，AUC纯度99.29％))。干燥后的最终水含量仅为0.013。
将纯化的3a在庚烷中的浆料在-20±5℃下缓慢转移到过滤漏斗中。由于庚烷体积非常低(对于重结晶仅1.5体积)，因此固体沉降并需要循环的母液以从反应器中冲洗残留固体。来自反应器的残留固体易于正向冲洗到过滤漏斗中。由于(3a)具有光敏性，因此整个过程应该尽可能地最小化曝光。3a对空气也非常敏感，过滤必须在氮气气氛下进行(在实验室实验中，通过向过滤漏斗施加真空使湿滤饼脱液，而没有氮气保护，导致(3a)在滤饼顶部变成暗色(棕色))。Kilo实验室过滤操作在大的PE袋中在恒定的氮气吹扫下进行，以使空气暴露最小化。
实施例2.3-步骤-2：3a的大规模制备
3a的合成(反应)：将2a(9.69Kg，25.96摩尔，1.00当量)称重并装入氮气吹扫的100-L玻璃反应器(反应器A)中。将丙酮(43.70Kg)装入反应器A中。将反应混合物在氮气下在约15℃(目标：10-30℃)下搅拌10分钟以溶解固体。反应器用铝箔覆盖以避光，因为反应混合物具有光敏性。将NaI(9.73Kg，2.50当量)在22分钟内装入反应器A中，同时将批料温度保持在10-30℃。将反应混合物在约25℃(目标：20-30℃)下搅拌16小时15分钟，然后通过TLC来检查。反应完全，通过TLC未检测到2a。
粗制的3a的沉淀(粗产物分离)：基于所需的总后处理体积(总共约268L)，批料记录要求在100-L反应器(每次约89L，反应器A)中分三部分沉淀产物。待淬火的总反应混合物体积为约64L。将反应混合物从反应器A转移到两个用铝箔覆盖的50-L反应器中以避光。将来自反应器A的反应混合物的三分之一(约21L)转移到50-L反应器(反应器B)中进行第一次沉淀，将来自反应器A的反应混合物的三分之二(约43L)转移到另一个50-L反应器(反应器C)中进行第二次和第三次沉淀。
沉淀#1和过滤#1部分A：将去离子水(64.65Kg)称量到干净的容器中，并在冰箱中预冷，然后加入反应器A中。将批料冷却至3.5℃(目标：0-5℃)。在33分钟内将反应器B中的反应混合物(约21L)缓慢地转移至反应器A中的冷水中，同时将批料温度保持在0-10℃。在沉淀开始时，转移两升反应混合物，并停止流动，并将淬火的混合物搅拌5分钟。立即观察到固体沉淀。继续转移，并且在完全转移之后，将淬火的浆料在5±5℃下搅拌57分钟。在35分钟内将浆料转移到过滤漏斗中。将批料脱液一小时。
沉淀#2和过滤#1部分B：将去离子水(64.65Kg)称量到干净的容器中，并在冰箱中预冷，然后装入反应器A中。将批料冷却至3.5℃(目标：0-5℃)。在32分钟内将反应混合物(约21L，来自反应器C的1/2体积)缓慢地转移到反应器A中的冷水中，同时将批料温度保持在0-10℃。在沉淀开始时，转移两升反应混合物，并停止流动，并将淬火的混合物搅拌5分钟。立即观察到固体沉淀。继续转移，并且在完全转移之后，将淬火的浆料在5±5℃下搅拌48分钟。将批料从先前的过滤平稳地转移到过滤漏斗中的湿滤饼顶部上的过滤漏斗中。将过滤漏斗中合并的固体脱液10分钟。然后用水(4×32.3Kg)洗涤过滤漏斗中的湿滤饼，最后通过向过滤漏斗施加真空来脱液2小时3分钟，得到9.85Kg的湿的粗制的3a。
沉淀#3和过滤#2：将去离子水(64.65Kg)称量到干净的容器中，并在冰箱中预冷，然后装入反应器A中。将批料冷却至4.0℃(目标：0-5℃)。在35分钟内将反应混合物(约21L，来自反应器C的剩余1/2批料)缓慢地转移到反应器A的冷水中，同时将批料温度保持在0-10℃。在沉淀开始时，转移两升的反应混合物，并停止流动，并将淬火的混合物搅拌5分钟。立即观察到固体沉淀。继续转移，并且在完全转移后，将淬火的浆料在5±5℃下搅拌42分钟。在18分钟内将批料平稳地转移到过滤漏斗中。将批料脱液12分钟。用水(4×16.2Kg)洗涤过滤漏斗中的湿滤饼，最后通过向过滤漏斗施加真空脱液2小时10分钟，得到5.90Kg湿的粗制的3a。
湿的粗制的3a的纯化(重结晶)：在氮气下，将合并的湿的粗制的3a(15.75Kg)转移到反应器B(50L)中，然后转移正庚烷(9.95Kg)。将批料加热至35.1℃并在约36.0℃下搅拌6分钟以溶解固体。在两个澄清相之间，观察到油水中间层，并观察到一些不溶物质。在35-40℃下通过串联过滤器(10μm)过滤该批料，以获得没有油水中间层的澄清溶液(两相)。将批料沉降14分钟以进行相分离。除去底部水层(约8.5L)。在1小时35分钟内将批料(约20L)从38℃冷却至约23℃。在冷却过程中，在23.2℃下进行3a结晶。在结晶过程中，由于结晶热，批料温度升至28.8℃，然后在60分钟内降至17.5℃(最终夹套温度为10℃)。将浆料在10-20℃下搅拌1小时，然后在14小时内冷却至-20.4℃，然后在-20.4℃下搅拌2小时25分钟。过滤在正压氮气气氛下进行。
在13分钟内将批料转移到过滤漏斗中。在氮气下脱液10分钟后，然后将滤饼用冷正庚烷(3.32Kg，0℃)洗涤，然后在氮气气氛下脱液2小时4分钟。将湿滤饼(8.33Kg)转移到干燥托盘中，并在真空(≤50托)下在环境温度下干燥1小时15分钟，然后在20-30℃下干燥88小时，得到干燥的3a(6.94Kg，81.3％产率)。3a分析表明，通过HPLC的3a纯度为99.2％AUC，水含量为0.006％(KF)。
步骤2中的优选工艺参数和实施方案-3/3a的制备
下面列出了如上述方案I、II和III中所示的本发明的合成中步骤2的某些优选工艺参数。针对诸如该步骤的特定步骤描述的每个优选工艺参数是本发明的单独实施方案。每个步骤中的优选工艺参数可以与其他步骤中的优选工艺参数一起使用，使得优选工艺参数的每个组合也是本发明的单独实施方案。在一个或多个步骤中具有一个或多个优选的工艺参数的根据本发明的合成也是本发明的单独实施方案。步骤2的优选工艺参数包括但不限于：
·保护反应混合物、产物溶液和分离的产物免于曝光，以避免光降解(减少不希望的副产物形成)；
·在向反应混合物中添加NaI的过程中，温度范围为10℃-30℃(优选15℃-20℃)(减少不希望的副产物形成)；
·反应温度为20℃至30℃(减少不希望的副产物形成)；
·温度范围为0℃至10℃，用于控制反应混合物在水中的水淬火以及3/3a的沉淀(减少不希望的副产物形成)；
·重结晶过程中溶解温度为30℃至40℃(减少不希望的副产物形成)；
·重结晶过程中反应器夹套温度≤50℃(减少不希望的副产物形成)；
·最终分离温度为-25℃至-15℃(高产率和可控的纯度)；
·干燥温度为20℃至30℃(减少不希望的副产物形成)；
·3/3a纯度≥98.0％HPLC(AUC)；
·相对于2a输入，NaI的摩尔当量范围为2.0-3.0(优选2.5)(较少导致不希望的下游杂质，并且较多增加成本)；
·丙酮作为反应溶剂(减少不希望的副产物形成)；和/或
·从正庚烷中以相对于2/2a输入重量的约1/1w/w重结晶(高产率和可控的纯度)。
实施例3-步骤3
Figure BDA0002696942600000271
实施例3.1-步骤3：实验室规模
在氮气气氛下，向500-mL圆底烧瓶中加入锌(0.54mol)，四氢呋喃(39mL)和1,2-二溴乙烷(23mmol)。将反应混合物温热至60℃，并在60℃下搅拌5分钟。然后将反应混合物冷却至30-35℃，并将三甲基甲硅烷基氯(4.4mmol)装入烧瓶中。将反应混合物在30-35℃下搅拌30分钟。将反应冷却至20-25℃后，在1小时内将碘代中间体(3a)(91mmol)的四氢呋喃(180mL)溶液装入烧瓶中。将反应混合物在环境温度下搅拌2小时，此时通过薄层色谱(30％乙酸乙酯的庚烷溶液，甲醇淬火，KMnO4染色，3a消失)来证实反应完全。在氮气气氛下，向Porter-Fisher压力瓶中装入四(三苯基膦)-钯(0)(4.6mmol)和四氢呋喃(30mL)。然后将氮气鼓泡到溶液中并施加真空。然后将一氧化碳鼓泡到溶液中并施加真空。然后在没有真空的情况下，将一氧化碳鼓泡到反应中15分钟。然后向Porter-Fisher压力瓶中装入5-氯-2-碘代苯胺(5a)(91mmol)的四氢呋喃(25mL)溶液。加入5-氯-2-碘代苯胺(5a)后，在1小时内将锌试剂(4a)从500mL圆底烧瓶转移至Porter-Fisher压力瓶中，同时保持一氧化碳鼓泡。在剧烈搅拌下，将一氧化碳鼓泡到反应中另外2小时。然后将鼓泡设备切换为压力配件，并用一氧化碳(6×15psi)吹扫反应，然后在一氧化碳(3-4psi)下放置20小时。将反应放回到氮气气氛下后，将反应通过填充有乙酸乙酯的硅藻土垫(50％wt/wt)进行过滤。将反应容器用乙酸乙酯(3×100mL)冲洗。将水(200mL)和硅藻土(20％wt/wt)加入到滤液中，并搅拌5分钟。通过硅藻土垫(50％wt/wt)过滤混合物，并用乙酸乙酯(150mL)冲洗。将滤液移至分液漏斗中并进行相分离。将下部水层排干并丢弃。将水(150mL)装入到漏斗中，并将溶液振荡3分钟。进行相分离并且将下部水层排干并丢弃。在减压下除去有机溶剂，以定量产率得到粗制的中间体6a。
粗制的中间体6a的纯化：将粗制的中间体(6a)用50mL乙酸乙酯溶解。将该溶液加载到硅胶垫(300g)上，并用庚烷(500mL)、5％乙酸乙酯/庚烷(1.5L)、10％乙酸乙酯/庚烷(1.0L)、20％乙酸乙酯(4.0L)闪蒸。通过HPLC分析产物级分，合并级分(纯度高于80％AUC)。浓缩合并的产物溶液后，得到纯化的中间体(6)(27.0g，产率83％，AUC纯度95.2％)。
实施例3.2-步骤3：大规模
4a的合成：(非分离的中间体)：在氮气下，将锌(7.74kg，5.9当量)装入50-L玻璃反应器(反应器A)中，然后加入THF(7.63kg，1.3体积)和1,2-二溴乙烷(0.941kg，0.25当量)。将批料搅拌并在1.5小时内从16℃加热至61℃(目标：60-65℃)。将批料在60-65℃下搅拌7分钟，然后在65分钟内冷却至36.8℃。在13分钟内加入三甲基甲硅烷基氯(109g，0.05当量)。将批料在32-38℃下搅拌58分钟，然后在52分钟内从36.5℃冷却至25.8℃。将(3a)(6.60kg，1.0当量)在环境温度下溶解于具有THF(29.3kg，5.0体积)的容器中。在23±5℃下在2小时10分钟内将(3a)溶液添加到反应器A(用铝箔包裹以避光)中。将批料搅拌2小时20分钟。TLC显示(3a)已完全消失。(4a)的合成是完全的。
作为(4a)原位制备的一部分，需要活化锌粉。虽然实验室规模制备容易进行，但制造规模需要注意混合参数，以保持锌粉的悬浮。锌粉的沉降导致不完全活化和不完全反应。对于反应器/搅拌器类型、几何形状和配置，凭经验确定搅拌器设置。
(6a)的合成：在容器中将四(四(三苯基膦)钯(0)(1.161kg，0.05当量)与THF(总量：5.87kg，使用数次冲洗，1.0体积)混合，将浆料转移到100-L玻璃反应器(反应器B)中。用氮气将反应器B吹扫4次(使用真空将反应器B抽空至200-250托的压力，然后用CO将真空释放到大气压)。用一氧化碳(CO)吹扫反应器B 4次(使用真空将反应器B抽空至200-250托的压力，然后用CO将真空释放至大气压)。通过表面下添加用CO连续吹扫该批料，将反应器B中的CO流量保持在4-6LPM，持续10分钟。在9分钟内将(5a)(5.08kg，1.0当量)在THF(4.87kg，0.83体积)中的预溶解的溶液添加到反应器B中，同时将表面下CO流量保持在4-6LPM。通过蠕动泵在20-26℃下在61分钟内将(4a)反应混合物从反应器A转移到反应器B中，同时将表面下CO流量保持在4-6LPM。将反应器A用THF(1.76kg)冲洗，并将冲洗液转移到反应器B中。将批料在20-26℃下搅拌，同时通过以4-6LPM的流速表面下鼓泡CO来将CO压力保持在1-3psig，持续至少20小时。20小时后的HPLC分析表明(6a)(相对于(vs.)(5a)+(6a))达到94.53％AUC。必须通过表面积、气体压力和混合的组合来提供CO气体在气/液界面上的充分传质。4小时后的第二次分析表明(6a)(相对于(5a)+(6a))增加0.46％(通过HPLC达到94.99％AUC)，其小于定义反应完成而指定的目标增加速率(在≥4小时时间间隔下，两个连续的样品之间的(6a)的HPLC AUC增加≤1.0％)。确定该反应是完全的。
反应后处理：在反应器b中的反应完全后，停止一氧化碳鼓泡，并使用真空将系统抽空至≤200托的压力，然后用氮气吹扫至大气压。将该吹扫过程重复三遍。然后将批料以4-6LPM用氮气下表面吹扫4小时，以使顶部空间的CO水平≤35ppm。将批料沉降15分钟，并用吸管倾析顶部液体层，并在43分钟内通过硅藻土垫(4.7kg，用乙酸乙酯预润湿)过滤。将乙酸乙酯(59.52kg，10体积)加入到反应器B中以冲洗反应器B中的固体。将批料冲洗液搅拌15分钟并沉降20分钟。用吸管倾析顶层，然后转移到过滤漏斗中进行过滤。将滤液(约120L)在55加仑的HDPE鼓中合并，并加入水(39.6kg，6.0体积)，然后加入硅藻土(2.3kg)。用鼓式搅拌器将鼓中的混合物搅拌15分钟。将一半混合物通过用乙酸乙酯预湿润的硅藻土垫(5.54kg)过滤到(干净的)反应器B中。观察到非常缓慢的过滤(约4小时)。用乙酸乙酯(8.96kg，1.5体积)洗涤硅藻土垫，并将冲洗滤液转移到反应器B中。将反应器B中的过滤的混合物搅拌5分钟并沉降10分钟。除去底部水层(约19L)，并将顶部有机层(约72L)用水(16.5kg，2.5体积)洗涤。除去下面的水层，并将上面的有机层(约64L)转移到干净的容器中。将另一半的包含桶装硅藻土的混合物通过用过的硅藻土垫过滤，并用乙酸乙酯(8.93kg，1.5体积)冲洗系统。观察到非常缓慢的过滤和洗涤(＞3小时)。将过滤的混合物转移到反应器B中，搅拌6分钟，并沉降8小时。除去底部水层，并用水(16.5kg，2.5体积)洗涤顶部有机层(约82L)，然后除去下部水层。
粗制的6a的分离：将反应器B中的有机层(约82L)在反应器B中真空浓缩至约30L，然后将已储存在干净容器中的残留有机层(约64L)转移到反应器B中。将来自反应器B的合并的富集(rich)有机溶液浓缩到4个旋转蒸发瓶中，得到粗制的6a(油状物质，半固体，总计11.98kg)。将从4个旋转蒸发烧瓶中分离出的粗产物(6a)用乙酸乙酯(约10L)溶解，得到溶液(20.25kg)，其中存在一些不溶的红色固体。然后将粗制的6a混合物的乙酸乙酯溶液通过硅胶纯化分6份纯化。
粗制的6a在硅胶上的纯化(六次加载)：将溶解在乙酸乙酯(约20kg)中的粗制(6a)分6次加载在硅胶垫上进行纯化(表1)。每次加载基于1.1kg的3a输入量(总计6.6kg)计算。相对于(3a)输入量的硅胶重量为10wt/wt。二氧化硅垫由硅胶在庚烷中的浆料制备。在均匀薄层中施加粗制(6a)溶液后，通过用基于体积(v/v)的乙酸乙酯/庚烷的混合物(0％、5％、10％、20％和30％v/v乙酸乙酯)使用重力流洗脱并收集产物级分来进行纯化。分析后，用活性炭处理每次加载的合并的相对纯的级分(通过HPLC包含≥70％AUC的6a)，并通过硅藻土垫过滤。浓缩滤液，得到纯化的6a。总体纯化结果总结在表1中。表2列出了每次加载所使用的溶剂。
表1：粗制的6a的纯化结果
Figure BDA0002696942600000301
[1]容器中的剩余物。
[2]基于最终的6a油/固体的产率，其可能包含残留的溶剂(EtOAc或庚烷)。
表2：用于硅胶纯化的溶剂
Figure BDA0002696942600000302
将所有纯化的(6a)/乙酸乙酯溶液合并，得到单一(6a)/乙酸乙酯产物溶液(17.72kg)，其包含5.88kg的6a(总产率：82.2％)。该溶液的HPLC分析表明，HPLC纯度为95.68％的AUC。
实施例3.3-步骤-3：6a的制备
4a的合成：(非分离的中间体)：将反应器A(50-L玻璃反应器)用THF(约15L)冲洗，并除去冲洗液。然后将反应器用THF(约10L)冲洗，并检查冲洗液的水含量。水含量小于0.1％，证实反应器是干燥的。
为了从其表面除去氧化锌，将锌粉用50％w/w NaOH水溶液在约2:1的Zn:NaOH摩尔比下处理，并充分稀释以防止Zn金属与水反应释放氢气。将干燥的处理的锌(8.09Kg，5.9当量)在氮气下装入反应器A(50L)中，然后装入THF(8.00Kg)和1,2-二溴乙烷(0.984g)。将搅拌器速度设定为200RPM。在54分钟内将批料从20.4℃加热至63.1℃(目标：63-65℃)。将批料在63-65℃下搅拌10分钟，然后在68分钟内冷却至33.1℃。在25分钟内加入三甲基甲硅烷基氯(114.1g)，同时将批料温度保持在32-38℃。将批料在32-38℃下搅拌60分钟。根据需要调节搅拌，以确保锌固体的充分混合。在45分钟内将批料从33.4℃冷却至25.3℃。在反应器B(50L)中，在环境温度下，将3a(690g，用于批料的10％的3a：6.90Kg)与THF(3.07Kg)混合。将3a混合物调节至22.5℃(目标：20-26℃)以得到溶液，然后通过蠕动泵在23-27℃下在40分钟内加入到反应器A(用铝箔覆盖以避光)中。将批料搅拌30分钟。TLC显示3a完全消失。4a形成的开始是完全的。
在氮气下，将剩余的3a(总计6.90Kg)装入反应器B中，然后加入THF(27.65Kg)。将混合物从15.2℃调节至20.8℃并搅拌10分钟以获得溶液。然后在三小时内在23-28℃下通过蠕动泵将溶液加入反应器A中。将批料搅拌两小时。TLC显示3a完全消失。4a形成是完全的。
6a的合成：在容器中将Pd(0)四(1.21Kg)与THF(总量：6.15Kg)混合，并将浆料转移到100-L玻璃反应器(反应器C)中。用氮气将反应器C吹扫4次(将反应器抽空至200-250托，然后用氮气释放真空至大气压)。然后将反应器C用一氧化碳(CO)吹扫4次(将反应器C抽空至200-250托，然后用CO释放真空至大气压)。然后用CO吹扫该批料，使反应器C中的CO流量保持在4-6LPM，持续10分钟。通过蠕动泵在8分钟内将5a(5.34Kg)在THF(5.10Kg)中的预溶解溶液添加到反应器C中，同时将CO流量保持在4-6LPM。通过蠕动泵在20-26℃下在2小时内将4a反应混合物从反应器A转移到反应器C中。将反应器A用THF(1.84Kg)冲洗，并将冲洗液转移到反应器C中。将批料在20-26℃下搅拌，同时通过以4-6LPM的流速鼓泡CO(通过1psig排气安全阀)来将CO压力保持在1-3psig，持续至少20小时。20小时后的HPLC分析表明，6a(相对于5a+6a)通过HPLC达到85.04％的AUC。在另外4小时后的第二次HPLC分析表明6a(相对于5a+6a)增加0.48％(通过HPLC达到85.52％AUC)，其满足反应完成的标准(连续样品之间6a AUC HPLC增加小于1％)。
6a反应处理：在反应完全后，停止一氧化碳鼓泡，并使用真空将系统抽空至压力200-250托，并用氮气吹扫至大气压。将该吹扫过程重复4次。向批料中鼓入氮气50分钟，以使顶部空间中的CO达到≤35ppm。将批料沉降65分钟，并将顶部液体层移出并在25分钟内通过硅藻土垫(5.0Kg，用乙酸乙酯预润湿)过滤。将乙酸乙酯(62.25Kg)加入反应器C中以冲洗反应器。将批料搅拌25分钟并沉降19分钟。将顶层转移到过滤漏斗中以进行过滤。将滤液(约120L)在55-G鼓中合并，加入水(41.40Kg)，然后加入硅藻土(2.34Kg)。将鼓中的混合物搅拌3小时15分钟。将一半混合物通过用乙酸乙酯预润湿的硅藻土垫(6.01Kg)过滤到反应器C(先前清洁的)中。将硅藻土垫用乙酸乙酯(9.35Kg)洗涤，并将滤液转移到反应器C中。将反应器C中的混合物搅拌6分钟并沉降19分钟。除去底部水层(约19L)，并将顶部有机层(约83L)用水(17.25Kg)洗涤。将得到的有机层(约72L)转移到容器中。将另一半的浆化混合物通过用过的硅藻土垫过滤，并用乙酸乙酯(9.35Kg)冲洗系统。将混合物转移到反应器C中，搅拌10分钟，并沉降10分钟。除去底部水层，并用水(17.25Kg)洗涤顶部有机层(约82L)。
粗制的6a的分离：将反应器C中的有机层(约79L)真空浓缩(≤50℃，≤75托)至62L，并将得到的有机层(约83L)在4个旋转蒸发瓶中进一步浓缩，得到粗制的6a(油状固体，总计11.10Kg)。将粗制的6a用乙酸乙酯(约9L)溶解，得到溶液(19.47Kg)。通过硅胶塞纯化将粗的制6a混合物分6份纯化。
粗制的6a的纯化：将溶解在乙酸乙酯(约9L)中的粗制的6a分6次加载在硅胶塞上纯化。每次加载是基于1.15Kg的3a输入(总计6.9Kg)计算的。相对于3a输入量的硅胶加载量为10.43×wt/wt。用正庚烷制备二氧化硅垫。6a用乙酸乙酯含量逐渐增加的乙酸乙酯/正庚烷部分洗脱。收集级分并通过HPLC分析，并合并相对纯的级分(≥85％HPLC AUC 6a)。将来自每次加载的合并的相对纯的级分用活性炭处理并通过硅藻土垫过滤。浓缩滤液，得到纯化的6a(5.57Kg，74.5％产率，95.63％HPLC AUC纯度)。
步骤3中的优选工艺参数和实施方案-6/6a的制备
下面列出了如以上方案I、II和III中所示的本发明的合成中步骤3的某些优选工艺参数。在羰基化步骤中使用4-氯-2-X-苯胺(5)或4-氯-2-碘-苯胺(5a)的步骤3a高产率羰基化步骤的工艺条件和参数，其产率(约70-75％)超过取代的芳基碘化物的公开结果(12-29％，Jackson等人，JCS Perkin 1,1997,865)。这些包括用于大规模高产率羰基化以制备6a(其本身也是一种新颖化合物)的稳定条件。针对诸如该步骤的特定步骤描述的每个优选工艺参数是本发明的单独实施方案。每个步骤中的优选工艺参数可以与其他步骤中的优选工艺参数一起使用，使得优选工艺参数的每个组合也是本发明的单独实施方案。在一个或多个步骤中具有一个或多个优选的工艺参数的根据本发明的合成也是本发明的单独实施方案。步骤3的优选工艺参数包括但不限于：
·反应温度为23℃至27℃(优选约25℃)，用于由3/3a和锌粉形成文中的碘锌中间体4/4a(在Jackson等人，JCS Perkin 1,1997,865中又称6/6a)(与引用的现有技术参考文献中为35℃水浴相比)(提供合适的反应动力学，同时使热分解最小化)；
·保护4/4a反应混合物避光以防止光降解(减少不希望的副产物形成)；
·以使反应混合物保持在23℃至27℃(优选约25℃)的速率向锌粉浆料中控制添加3/3a溶液(提供合适的反应动力学，同时将热分解最小化)；
·在向反应混合物中添加5/5a)之前，用CO气体将Pd(0)四催化剂浆料在THF中的溶液预饱和(减少5/5a的均相偶联形成的不希望的副产物)；
·在添加4/4a混合物的过程中，向Pd(0)四/THF/5或Pd(0)四/THF/5a混合物中同时表面下添加CO气体或CO气压(减少不希望的副产物形成)；
·以受控的稳定速率将4混合物添加到Pd(0)四/THF/5混合物中或将4a混合物添加到Pd(0)四/THF/5a混合物中，以在≥60分钟内(优选为约2至3小时)完成完全转移(减少不希望的副产物形成)；
·保护4/Pd(0)四/THF/5反应混合物或4a/Pd(0)四/THF/5a反应混合物避光以防止光降解(减少不希望的副产物形成)；
·反应温度为20℃至26℃用于羰基化反应(减少不希望的副产物形成)；和/或
·以提供相对于总反应混合物体积的约2-8％(优选为约4％)的稳态泡沫体积的速率向羰基化反应混合物中连续表面下添加CO气体或CO气体压力(减少不希望的副产物形成)。
控制添加CO气体或CO气体压力，从CO溶解到反应混合物中的动力学和溶解的CO浓度两者提供成功的大规模、高产率的羰基化。如以上的优选实施方案中所述，保持CO的受控表面下气体添加为在制造规模上的高产率羰基化提供足够的持续溶解的CO浓度。可替代地，使用具有气体夹带搅拌的加压反应容器还可以提供有效的CO气体传质，同时具有足够的持续溶解的CO浓度以实现高产率的羰基化。加压容器也可能导致溶解的CO浓度过高，即，足够高会抑制期望的羰基化反应。优选的CO压力为1psig至100psig。1-5psig的CO压力优选用于以连续表面下添加模式操作(减少不期望的副产物形成)。20至100psig(最优选地80-100psig)的CO压力优选用于在连续保持CO加压的密闭加压反应器中操作(减少不期望的副产物形成)。
实施例4-步骤4
Figure BDA0002696942600000331
实施例4.1-步骤4：实验室规模
在氮气下，向500-mL的3颈圆底烧瓶中装入中间体6a(18g，50.45mmol)在乙酸甲酯(180mL)中的溶液。将溶液冷却至18℃。然后在45分钟内逐滴加入4N HCl的二氧六环(75mL，6当量)，同时保持批料温度在18-25℃。搅拌反应并通过HPLC监测。5.5小时后反应完全。过滤得到的浆料，并将湿滤饼用乙酸甲酯(2×10mL)洗涤，在真空下干燥过夜，得到L-4-氯代犬尿氨酸二-HCl盐的甲酯7a(16.64g，定量产率，99.04％的AUC纯度)。
实施例4.2-步骤4：大规模
7a合成：BOC-脱保护反应：将乙酸乙酯(39.55kg，总计10体积)装入100-L玻璃反应器(反应器A)中，然后加入去离子水(288g，1当量)。将HCl(4N)在二氧六环(29.59kg，7当量)中的溶液装入反应器A。将批料调节至20-30℃。经由10μm孔径的串联过滤器，以均匀速率(100mL/min)在20-30℃下在3小时内将6a的乙酸乙酯溶液(总计：16.99kg；5.64kg的6a在11.35kg的乙酸乙酯中)添加到反应器A中。用总共所需的乙酸乙酯中的约3L冲洗6a容器和输送管线，并将冲洗液转移到反应器A中。在添加6a溶液期间，固体沉淀。将该批料在氮气下在暗处在20-30℃下搅拌16.5小时，将样品(均匀浆料样品)送交进行反应转化率检查。结果表明，该反应完全，剩余6a为0.4％HPLC AUC(目标：≤2.0％的6a)。
7a分离：过滤和洗涤：将批料在用氮气吹扫15分钟的四手PE手套袋内的PE布氏过滤器上过滤。在一小时内将批料通过蠕动泵从反应器A转移到过滤漏斗。将湿滤饼脱液15分钟，并用乙酸乙酯洗涤两次。在第一次洗涤中，将乙酸乙酯(10.2kg)装入反应器A中以冲洗反应器，然后转移到滤饼上。以相同的方式用乙酸乙酯(10.2kg)洗涤进行第二次洗涤。
通过向漏斗施加真空，将湿滤饼在过滤漏斗中在氮气下干燥2小时20分钟，然后使用手套袋将其转移到6个玻璃干燥托盘(12.754kg)中，以保持氮气气氛。将该物质在真空烘箱(≤50托)中干燥15小时30分钟而不加热，然后在20-30℃(≤50托)下干燥24小时40分钟，得到干燥的7a(5.52kg)。将该物质进一步干燥4小时35分钟，得到5.085kg(LOD：7.9％)。将该物质进一步干燥66小时45分钟，得到4.854kg(LOD：4.5％)。然后将该物质干燥4小时5分钟，得到4.849kg(LOD：0.1％；通过规格：≤0.5％)。将最终干燥物质(4.82kg，产率92.5％)排入内衬有双层cGMP认证的低密度聚乙烯(LDPE)袋的清洁容器中，并在密封之前用氮气吹扫。HPLC分析显示纯度为96.37％AUC。
在7a的制备中，工艺控制避免了杂质形成。发现实施例4.1中的添加顺序提供了不可接受水平的工艺杂质。通过改变实施例4.2中的添加顺序并在反应混合物中包括水来减轻这种情况。该方法必须在氮气保护下进行，以提供严格的水分排除，尤其是对于7a的分离和极易吸湿和潮解的分离固体的处理。7a具有极强的吸湿性，并且对光敏感，因此必须储存在氮气下来避光。将底物溶液(6a的乙酸乙酯溶液)加入到过量4N HCl的二氧六环溶液中。4N HCl/二氧六环也故意添加了水(相对于6a高达1摩尔当量)。相对于底物保持大量过量的酸并存在水(以捕获任何叔丁基阳离子)可减少不期望的叔丁基取代的副产物的形成。由于7a具有极强的吸湿性(并且对光敏感)，因此产物分离是在氮气气氛下进行的。对于该生产，在氮气吹扫的塑料手套袋中进行过滤。这种配置限制了湿滤饼的脱液，导致滤饼中残留溶剂的含量高于期望水平，并延长了干燥时间。
实施例4.3-步骤4 7a的制备
7a合成：BOC-脱保护反应：将乙酸乙酯(38.05Kg)装入100-L玻璃反应器A中，然后装入去离子水(284g)。将HCl在二氧六环(28.70Kg，7.0当量)中的溶液(4N)装入反应器A中。搅拌批料并将温度调节至20-30℃。经由10μm孔径的串联过滤器，以均匀速率(100mL/min)在20-30℃下在4小时46分钟内将6a的乙酸乙酯溶液(总计：17.75kg；5.57kg的6a在12.18kg的乙酸乙酯中)添加到反应器A中。用约3L的乙酸乙酯冲洗6a容器和输送管线，并将冲洗液转移到反应器A中。在添加6a溶液期间，固体沉淀。将该批料在氮气下在避光处在20-30℃下搅拌16小时42分钟，将样品(均匀浆料)送交进行反应转化率检查。结果表明，该反应完全，剩余6a为0.36％的HPLC AUC(目标：≤2.0％的6a)。
7a分离：过滤和洗涤：将批料在氮气吹扫的手套袋内的过滤漏斗上过滤。将批料经蠕动泵在35分钟内从反应器A转移到过滤漏斗，并将湿滤饼脱液30分钟，然后用乙酸乙酯洗涤两次。
·第一次洗涤：将乙酸乙酯(10.05Kg)装入反应器A中以冲洗反应器，然后转移到滤饼上。将湿滤饼脱液10分钟。
·第二次洗涤：将乙酸乙酯(10.05Kg)装入反应器A中以冲洗反应器，然后转移到滤饼上。将湿滤饼脱液10分钟。
通过在正氮气气氛下向漏斗施加真空，将湿滤饼在过滤漏斗中干燥25分钟，然后转移到玻璃干燥托盘中。将该物质在真空烘箱(≤50托)中干燥1小时5分钟而不加热，然后在20-30℃下干燥110小时。将物质(4.78Kg，产率92.85％)排入内衬有双层API袋的清洁容器中。分离的7a的HPLC分析显示纯度为95.80％AUC。
步骤4中的优选工艺参数和实施方案-7/7a的制备
步骤4涉及脱保护和脱保护的中间体作为二盐酸盐(7/7a)(7a本身也是新的化合物)的分离。下面列出了如以上方案I、II和III中所示的本发明的合成中步骤4的某些优选工艺参数。针对诸如该步骤的特定步骤描述的每个优选工艺参数是本发明的单独实施方案。每个步骤中的优选工艺参数可以与其他步骤中的优选工艺参数一起使用，使得优选工艺参数的每个组合也是本发明的单独实施方案。在一个或多个步骤中具有一个或多个优选的工艺参数的根据本发明的合成也是本发明的单独实施方案。步骤4的优选工艺参数包括但不限于：
·将6/6a溶液加入HCl的1,4-二氧六环溶液中(最大程度地减少了不期望的副产物的形成)；
·以受控的稳定速率将6/6a溶液加入HCl的1,4-二氧六环溶液中，在2-6小时(优选4-6小时)内完全加入(最大程度地减少了不期望的副产物的形成)；
·反应温度为20℃至30℃(最大程度地减少了不期望的副产物的形成)；
·避光，以防止光降解(最大程度地减少了不期望的副产物的形成)；
·保护分离的7/7a免于暴露于空气/湿气，因为7a具有极强的吸湿性和潮解性(最大程度地减少了不期望的副产物的形成)；
·干燥温度为20℃至30℃(最大程度地减少了不期望的副产物的形成)；和/或
·7/7a的产率≥95.0％HPLC(AUC)。
实施例5-步骤5
Figure BDA0002696942600000361
实施例5.1-L-4-氯代犬尿氨酸(8a)的实验室规模制备向250mL圆底烧瓶中加入L-4-氯代犬尿氨酸二盐酸盐的甲酯(7a)(4.04g，12.26mmol)和水(10mL)。将反应混合物搅拌10分钟，得到混浊溶液。向反应混合物中滴加5.0N LiOH水溶液至pH(11-13)，并在10-30分钟后反应完全。将反应混合物用MIBK(50mL)萃取。通过添加HCl(1N水溶液)至pH5-6来酸化水层。将浆料搅拌30分钟并过滤。用水(2×10mL)洗涤湿滤饼，并在25-30℃下真空干燥过夜，得到L-4-氯代犬尿氨酸(8a)(2.81g，94.6％产率)。
实施例5.2-L-4-氯代犬尿氨酸(8a)的实验室规模纯化将L-4-氯代犬尿氨酸(8a)(2g)与200mL的甲醇混合，然后过滤。将滤液在室温下用活性炭(0.1g)处理10分钟。然后将混合物通过硅藻土垫过滤，并用甲醇(20mL)洗涤。将滤液浓缩至约10mL，然后加入乙酸乙酯(30mL)。将浆料搅拌10分钟并过滤，得到纯的L-4-氯代犬尿氨酸(8a)(0.8g，40％产率，99.98％AUC纯度)。
实施例5.3-L-4-氯代犬尿氨酸(8a)的大规模制备
7a游离碱溶液制备：将7a(4.76kg，1.0当量)用水(47.61kg，10体积)在20-25℃下在氮气吹扫的100-L反应器(反应器A)中溶解，该反应器用铝箔覆盖以保护产物免受光照。观察到一些不溶性油性物质。将甲苯(32.9kg，10体积)加入反应器中。通过添加浓NH4OH溶液(28-30％wt/wt的水溶液，1.63kg)，使反应混合物呈碱性，从pH 0.83(水层)到pH 8.45(水层，目标：pH 8.0-9.0)。将反应混合物在20-25℃下搅拌10分钟以获得澄清溶液(两相溶液)。使反应混合物沉降35分钟以分离各相。将底部水相(约52L)转移到50L反应器(反应器B)中，该反应器B用铝箔覆盖以保护产物免受光照。将顶部有机层(约42L)转移到50-L反应器(反应器C)中，该反应器C用铝箔覆盖以避光。将来自反应器B的水溶液转移回反应器A中。向反应器A中加入甲苯(20.6kg，5体积)。将反应器A中的反应混合物搅拌13分钟，水层pH为8.60(目标：pH 8.0-9.0)。将混合物沉降17分钟以进行相分离。将底部水层(约52L)转移出到容器中(用于处理)。将顶部有机层(约25L)保持在反应器A中。将来自反应器C的有机溶液转移到反应器中进行合并(总计：67L)。将水(9.53kg,2体积)加入反应器A中，并将混合物搅拌12分钟。将反应器A中的混合物沉降11分钟以进行相分离。将底部水层(约10L)转移到容器中用于处理。将富集有机溶液(7a游离碱溶液,67.5L)保留在反应器A中。
(7a)游离碱溶液-前半部分(First half)-部分A的SiliaMetS硫醇处理：将反应器A中的一部分富集有机7a游离碱溶液(约34L，总溶液的50％)转移到反应器C中，并将来自SiliCycle,Inc.的SiliaMetS硫醇(0.85kg，0.3wt/wt，目标：0.71kg)加入到反应器C中。反应器C用铝箔覆盖，并将混合物在20-25℃下搅拌15小时。取等分试样的混合物(约10mL)，用0.45μm针头式过滤器过滤。将滤液浓缩至油状物(0.5470g)，对其进行Pd(极限＜10ppm)和Zn(极限＜500ppm)分析。IPC结果：Pd(1.0ppm)和Zn(20ppm)。将反应混合物在布氏漏斗中通过硅藻土垫(0.43kg)过滤。将滤液通过0.4μm孔径的串联过滤器转移到反应器B中。用甲苯(2×2.06kg，2×0.5体积)冲洗反应器C，然后通过硅藻土滤垫正向到反应器B中。
将水(19.04kg，4体积)加入反应器B中，并将混合物在20-25℃下搅拌。通过在20-25℃下添加6N HCl溶液(1.86kg)将水层从pH 8.95调节至pH 0.74。将混合物在20-25℃下搅拌10分钟，然后使相分离沉降11分钟。将底部水层(22L，富集7a溶液)收集在干净的55加仑HDPE鼓中，并保持用于后面的加工。保持上层有机相用于进一步萃取。
7a游离碱-后半部分(Second half)-部分B的SiliaMetS硫醇处理：将反应器A中的剩余的富集有机7a游离碱溶液(约34L，总溶液的50％)转移到反应器C中，并将SiliaMetS硫醇(0.71kg，0.3wt/wt)加入反应器C中。反应器C用铝箔覆盖，并将混合物在20-25℃下搅拌约16.5小时。取等分试样的混合物(约10mL)，用0.45μm针头式过滤器过滤。将滤液浓缩至油状物(0.5508g)，对其进行Pd(＜10ppm)和Zn(＜500ppm)分析。IPC结果：Pd(1.0ppm)和Zn(1.0ppm)。将反应混合物在布氏漏斗中通过硅藻土垫(0.45kg)过滤。将滤液通过0.4μm孔径的串联过滤器转移到反应器A中。甲苯(2×2.06kg，2×0.5体积)用于冲洗反应器C，然后通过硅藻土过滤垫到反应器A中。
将水(19.04kg，4体积)加入反应器A中，并将混合物在20-25℃下搅拌。通过在20-25℃下添加6N HCl溶液(1.75kg)将水层从pH 8.55调节至pH 0.81。将混合物在20-25℃下搅拌10分钟，然后使相分离沉降12分钟。将底部水层(23L，富集(7a)溶液)与来自部分A的富集酸性7a溶液一起收集在干净的55加仑HDPE鼓中。
将反应器B中保留的有机相(约37L，来自部分A)转移到反应器A中，并与来自部分B的有机相混合。将合并的有机溶液(约73L)与水(4.78kg)混合。通过添加6N HCl(0.25kg)将水层从pH 3.96调节至pH 0.62。将混合物在20-25℃下搅拌10分钟，然后使相分离沉降10分钟。将底部水层(4L，富集7a溶液)转移到反应器B中。将来自55加仑HDPE鼓的保留的富集(7a)酸性溶液(来自部分A和B的约45L)转移到反应器B中。
7a的水解：将反应器B中的酸性7a溶液冷却至10.2℃(5-15℃)。在31分钟内在10-20℃下将4.5M氢氧化锂溶液(7.06kg)加入到反应器B中。pH从pH 1.05增加到pH 10.93。在10-20℃下通过添加4.5M H LiOH(2.19kg)将反应混合物pH调节至pH 12.0-12.5并保持在其下。将反应混合物在10-20℃下在pH 12.0-12.5下保持1小时，然后将样品进行HPLC分析。结果表明反应完全((7a)：反应混合物中剩余0.0％HPLC AUC，目标：≤0.5％AUC)。通过在10-25℃下在55分钟内缓慢加入6N HCl(2.53kg)来淬火反应混合物，在此期间将pH从pH12.20调节至pH 4.87(目标pH：4.8-6.0)。在淬火过程中，固体产物在约pH 9下开始沉淀。在pH 4.8-6.0下将浆料在10-25℃下搅拌65分钟。在约2.5小时内将浆料通过PE过滤漏斗过滤。过滤非常缓慢。用水(2×9.54kg，2×2体积)冲洗反应器B，并用冲洗液洗涤滤饼。滤饼洗涤也非常缓慢(每次至少两小时)。通过向过滤漏斗施加真空，将过滤漏斗中的AV-101湿滤饼脱液13小时。
粗制的半纯化的8a的再沉淀：将湿滤饼(粗的制8a，21.09kg)用水(23.83kg，5体积)作为浆料转移到反应器A中，以促进转移。在10-25℃下通过添加6N HCl溶液(3.46kg)将反应器A中的浆料从pH 5.02酸化至pH 0.65。将混合物搅拌15分钟以溶解所有固体(一些团块缓慢溶解)。在45分钟内将反应器A中的酸性水溶液通过串联过滤器舱(0.4μm，孔径)过滤到反应器B中以除去任何不溶性物质。通过串联过滤器舱(0.4μm，孔径)将浓氢氧化氨(0.82kg)添加到反应器B中。反应混合物pH从pH 0.65增加至pH 1.77。通过串联过滤器舱(0.4μm，孔径)将稀释的NH4OH溶液(10％，3.5kg)添加到反应器B中，以将pH调节至pH＝5.15。将该混合物在10-25℃下搅拌一小时，同时通过串联过滤器舱(0.4μm，孔径)加入6NHCl溶液(根据需要，约100mL)，将pH保持在pH 4.8-6.0。在20分钟内将最终的浆料过滤到PE过滤漏斗上。将湿滤饼脱液10分钟。将水(2×7.14kg，2×2体积)通过串联过滤器舱(0.4μm，孔径)转移到反应器B中，以冲洗反应器，并将洗涤液正向转移以冲洗滤饼。最后的脱液需要25分钟。将湿滤饼(10.669kg，半纯化的8a)转移到6个干燥托盘中，并在真空烘箱(≤50托)中干燥40小时而不加热，然后在20-30℃(≤50托)下干燥21小时，得到9.486kg。在20-30℃下继续干燥另外4小时，并且在四小时的时间间隔内重量损失为0.4％。基于该步骤的最终重量(9.486kg)与8a的理论产量(3.50kg)，半纯化的8a包含5.99kg的水。
实施例5.4-L-4-氯代犬尿氨酸(8a)的大规模纯化
将半纯化的8a(9.38kg)转移到反应器B中，并与甲醇(11.29kg，3.0体积)混合，将其通过串联过滤器舱(0.4μm，孔径)过滤。通过串联过滤器舱(0.4μm，孔径)将乙酸乙酯(12.92kg，3.0体积)加入反应器B中。将混合物在20-30℃下搅拌18小时20分钟。将浆料在PE布氏过滤器漏斗上过滤45分钟。将湿滤饼脱液1小时45分钟，然后用已通过串联过滤器舱(0.4μm，孔径)进行预过滤的甲醇/乙酸乙酯(1/1，v/v，2.27kg/2.58kg，1.2体积)洗涤(0.4μm，孔径)并在反应器B中混合。将湿滤饼脱液1小时，然后用过滤的乙酸乙酯(2×5.15kg，2×2.0体积)洗涤。将湿滤饼脱液50分钟。通过HPLC对样品(约2g，湿滤饼)进行纯度(％AUC)分析。HPLC结果显示纯度为99.80％AUC。将所有杂质控制在小于0.1％HPLC AUC。
将湿滤饼(5.577kg)转移到6个玻璃干燥托盘中，并在真空烘箱中干燥1小时15分钟(≤50托)而不加热，然后在20-30℃下在加热下干燥52小时(加热设定点为28-30℃，≤50托)以提供2.043kg干燥物质。将该物质在20-30℃下干燥另外16小时，得到最终LOD＝0.0％。对样品(1g)进行残留溶剂分析。GC结果表明，所有五种残留溶剂均低于ICH Q3C法规规定的工艺溶剂限值(甲醇(MeOH)、乙酸乙酯(ETOAc)、甲苯、丙酮和庚烷)。
实施例5.5-步骤5：8a的制备
7a游离碱溶液的制备和残留金属减少：将7a的二-HCl盐(4.77Kg)在20-25℃下在100-L反应器(反应器A)中用水(47.66Kg)溶解，该反应器覆盖有铝箔以保护产物免受光照。将甲苯(32.98Kg)加入反应器中。通过添加浓NH4OH溶液(28-30％wt/wt的水溶液，1.64Kg)将反应混合物调节至pH 8.37(目标：pH 8.0-9.0)。将反应混合物在20-25℃下搅拌15分钟，得到澄清(双相)溶液。使反应混合物沉降53分钟以分离各相。将下层水相(约52L)转移到50L反应器(反应器B)中，该反应器覆盖有铝箔以保护产物免受光照。将顶部有机层(约41L)转移到50-L反应器(反应器C)中。将来自反应器B的水溶液转移回反应器A中。将甲苯(20.61Kg)添加到反应器A中。将反应器A中的混合物搅拌13分钟，水层pH为8.60(目标：pH8.0-9.0)。将混合物沉降10分钟以进行相分离。将底部水层(约52L)转移到容器中(用于处理)。将来自反应器C的有机溶液转移到反应器A中并混合(总计：65L)。将水(9.53Kg)加入反应器A中，并将混合物搅拌22分钟。将反应器A中的混合物沉降11分钟以进行相分离。将底部水层(约12L)转移到容器中用于处理。在反应器A中获得了总共65L的7a游离碱在甲苯中的溶液。
7a游离碱前半部分的金属清除剂处理：将来自反应器A的一部分富集有机溶液(约33L，约50％总量)转移到反应器B中，将金属清除剂SiliaMetS
Figure BDA0002696942600000401
(0.715Kg)加入到反应器B中。反应器B用铝箔覆盖以避光，并将混合物在20-25℃下搅拌15小时22分钟。通过ICP/MS检查样品中的残留金属，并显示：Pd(1.0ppm)和Zn(20ppm)。将反应混合物通过过滤漏斗中的硅藻土垫(约0.5Kg)过滤。将滤液通过孔径10μm的串联过滤器转移到反应器C中。使用甲苯(2×2.06Kg)冲洗反应器B到硅藻土过滤垫中，然后进入反应器C中。
将水(19.07Kg)加入反应器C中，并将混合物在20-25℃下搅拌。通过在20-25℃下添加6N HCl溶液(1.81Kg)将水层从pH 8.84调节至pH 0.75。将混合物在20-25℃下搅拌25分钟，然后使其沉降28分钟。将底部水层(22L，富集7a溶液)收集在干净的55-加仑HDPE鼓中。
7a游离碱后半部分的金属清除剂处理：将反应器A中剩余的富集有机溶液(约31L，约50％总量)转移至反应器B中，并将金属清除剂SiliaMetS
Figure BDA0002696942600000402
(0.72Kg)加入反应器B中。反应器B用铝箔覆盖以避光，并将混合物在20-25℃下搅拌约18.3小时。通过ICP/MS检查样品中的残留金属，并显示：Pd(1.0ppm)和Zn(10ppm)。将反应混合物通过过滤漏斗中的硅藻土垫(0.25Kg)过滤。将滤液通过10μm孔径的串联过滤器转移到反应器A中。甲苯(2×2.06Kg)用于冲洗反应器B到硅藻土过滤垫中，然后进入反应器A中。
将水(19.07Kg)加入反应器A中，并将混合物在20-25℃下搅拌。通过在20-25℃下添加6N HCl溶液(1.74Kg)将水层从pH 9.03调节至pH 0.74。将混合物在20-25℃下搅拌19分钟，然后使其沉降25分钟。将底部水层(23L，富集7a溶液)收集在干净的55-加仑HDPE鼓中。
将反应器B中的有机溶液(约35L)转移到反应器A中并混合。将合并的有机溶液(约73L)与水(4.78Kg)混合。通过添加6N HCl(0.25Kg)将水层从pH 3.96调节至pH 0.62。将混合物在20-25℃下搅拌10分钟，然后使其沉降10分钟。将底部水层(4L，富集7a溶液)转移到反应器B中(先前清洗的)。将来自HDPE鼓的富集7a溶液(约45L)转移到反应器B中。
7a的水解和粗制的8a的分离：将反应器B中的7a的酸性水溶液冷却至10.5℃(目标：5-15℃)。在31分钟内在10-20℃下将4.5M氢氧化锂溶液(7.07Kg)加入反应器B中。在添加LiOH期间，pH从pH 0.92变为pH 11.0。在10-20℃下通过添加4.5M H LiOH(2.48Kg)将反应混合物pH调节到pH 12.0至12.5。在1小时5分钟内在10-20℃下将反应混合物保持在pH12.0至12.5，并提交样品用于确定反应完全。HPLC结果显示反应完全(7a：未检测到的，目标：≤0.5％AUC)。通过在73分钟内在10-25℃下缓慢加入6N HCl(2.69Kg)淬火反应混合物。将pH从pH 12.20调节至pH 5.30(目标pH：4.8-6.0)。在pH调节期间，固体产物在pH为约9下沉淀。将最终浆料在pH 4.8-6.0下在10-25℃下搅拌65分钟。将浆料在过滤漏斗上过滤。用水(2×9.50Kg)冲洗反应器B，并将冲洗液转移到滤饼。通过向过滤漏斗施加真空，使过滤漏斗中的湿滤饼(8a)脱液15分钟。
粗制的8a的再沉淀(纯化#1)：将粗制的8a的湿滤饼(11.50Kg)转移到反应器A中，然后转移水(23.85Kg)。在10-25℃下通过加入6N HCl溶液(2.92Kg)将浆料从pH 5.60酸化至pH 0.70。将混合物搅拌52分钟以溶解所有固体。在18分钟内将反应器A中的酸性水溶液通过串联过滤器舱(0.4μm，孔径)过滤到反应器C中。通过串联过滤器舱(0.4μm，孔径)将浓氢氧化铵(0.82Kg)添加到反应器C中。将反应混合物pH从pH 0.70增加至pH1.95。通过串联过滤器舱(0.4μm，孔径)将稀释的NH4OH溶液(10％wt/wt，2.16Kg)添加到反应器C中，以将pH值调节至pH 5.30。将混合物在10-25℃下搅拌1小时，同时通过串联过滤器舱(0.4μm，孔径)添加6N HCl溶液(根据需要，约105mL)，将pH保持在4.8-6.0。在21分钟内将浆料过滤到过滤漏斗上。将湿滤饼脱液11分钟。通过串联过滤器舱(0.4μm，孔径)将水(2×7.15Kg)转移到反应器C中，以正向冲洗反应器并洗涤滤饼。最后的脱液需要15分钟。将8a的湿滤饼(6.12Kg)转移到干燥盘中，并在真空烘箱中干燥15小时17分钟而不加热，然后在20-30℃下干燥72h以达到3.82Kg的最终重量。
8a的最终纯化：将干燥的8a(3.82Kg)转移到反应器C中，然后与通过串联过滤器舱(0.4μm，孔径)过滤的甲醇(11.31Kg)混合。通过串联过滤器舱(0.4μm，孔径)将乙酸乙酯(12.92Kg)添加到反应器C中。将该混合物在20-30℃下搅拌22小时30分钟，使其免受光照。将浆料在过滤漏斗上过滤。将湿滤饼脱液13分钟，然后用通过串联过滤器舱(0.4μm，孔径)预过滤的甲醇/乙酸乙酯(1/1v/v，2.26Kg/2.58Kg)洗涤，并在反应器C中混合。将湿滤饼脱液30分钟，并用过滤的乙酸乙酯(2×5.16Kg)洗涤。将湿滤饼脱液60分钟。将湿滤饼(3.99Kg)转移到干燥托盘中，并在真空烘箱中干燥。将物质真空干燥(约50托)4小时30分钟而不加热，然后在20-30℃(加热设定点为25℃)下在加热下干燥23小时。将8a固体机械地去块，然后转移回干燥托盘中以继续干燥。将物质在20-30℃下干燥64小时45分钟，达到LOD＝0.48％(LOD目标：≤0.5％)。这些操作成功提供了8a(2.00Kg，99.36％HPLC AUC纯度)。
步骤5中的优选工艺参数和实施方案-8的制备
步骤5涉及残留金属的有效吹扫/控制，以及L-4-氯代犬尿氨酸(8a)的酯水解、分离和纯化。下面列出了如以上方案I、II和III中所示的本发明的合成中步骤5的某些优选工艺参数。针对诸如该步骤的特定步骤描述的每个优选工艺参数是本发明的单独实施方案。每个步骤中的优选工艺参数可以与其他步骤中的优选工艺参数一起使用，使得优选工艺参数的每个组合也是本发明的单独实施方案。在一个或多个步骤中具有一个或多个优选的工艺参数的根据本发明的合成也是本发明的单独实施方案。步骤5中用于残留金属减少的优选工艺参数包括但不限于：
·在pH＝8.0-9.0下将7/7a从水溶液中提取到甲苯中(提供工艺杂质的相分配)；
·保护7/7a溶液免于光照(最大程度减少不期望的副产物形成)；和/或
·用SiliaMetS
Figure BDA0002696942600000421
处理甲苯中的7/7a游离碱溶液(相对于7/7a二-HCl输入重量的约20％w/w)以将残留的Zn控制在＜500ppm并将残留的Pd控制在＜10ppm(控制API质量)。
步骤5中L-4-氯代犬尿氨酸(8a)的酯水解、分离和纯化的优选工艺参数包括但不限于：
·保护7/7a溶液免于光照，以防止光降解(最大程度减少不期望的副产物形成)；
·在pH＝0.5-0.9下，优选用HCl水溶液将7/7a游离碱从甲苯溶液萃取到酸水溶液中(最大程度地减少不期望的副产物形成)；
·使用LiOH溶液在含水碱性条件下水解7/7a以达到pH＝12.0-12.5(最大程度减少不期望的副产物形成)；
·在pH＝12.0-12.5下水解7/7a以形成8a(最大程度减少不期望的副产物形成)；
·在pH 12.0-12.5下，在10℃-20℃的温度范围内，水解7/7a以形成8a，避光保护以防止光降解(最大程度减少不期望的副产物形成)；
·通过受控的pH调节至pH＝4.8-6.0来分离8a；
·通过用HCl水溶液的受控的pH调节至pH＝4.8-6.0来分离8a；
·通过在pH＝0.5-0.9下溶于酸水溶液中来纯化8a，然后通过用氨水调节至pH＝4.8-6.0来进行pH受控的沉淀；
·在20℃至30℃下将水湿润的8a干燥(最大程度减少不期望的副产物形成)；
·通过在甲醇/乙酸乙酯1/1v/v中研磨来最终纯化8a；和/或
·在20℃至30℃下对8a进行最终干燥(最大程度减少不期望的副产物形成)。

Claims (19)

1.一种根据方案I的4-氯代犬尿氨酸(8)的对映体特异性制备方法，
Figure FDA0002696942590000011
方案I，其中
R为C1-C12烷基、C1-C12烷芳基、芳基或杂芳基；
*表示不对称碳，其可以是单一对映异构体或对映异构体的混合物，其可以被始终保留；
PG是氨基保护基；
Ts是甲苯磺酰基；
R1是NH2、NH(PG)或NO2；以及
X是Cl、Br、I、三氟甲磺酸酯或甲苯磺酸酯；并且
包括以下步骤：
步骤1，在适当的反应条件下，使受保护的丝氨酸酯(1)与甲苯磺酰氯反应，以将所述受保护的丝氨酸酯转化为其相应的甲苯磺酸酯(2)，
步骤2，在惰性气氛下，在无光条件下，在合适的反应条件下，使甲苯磺酸酯(2)与碘化钠或碘化钾反应，以用碘化物置换甲苯磺酰基并形成相应的碘代中间体(3)，
步骤3，在无光条件下，在合适的反应条件下，将所述碘代中间体(3)原位转化为锌试剂(4)，并通过羰基化反应形成受保护的酯化合物(6)，使所述锌试剂(4)与化合物(5)在钯(0)催化剂[Pd]存在下，在合适的反应条件下反应，并同时通过连续的表面下CO添加和/或CO压力来保持持续溶解的CO浓度，
任选地纯化所述受保护的酯化合物(6)，以及
步骤4，在无光条件下，在合适的反应条件下，将所述受保护的酯化合物(6)脱保护，以除去任何保护基PG，并且当R1为NO2时，将NO2基团还原为NH2基团，以形成酯(7)，并在调节至酸性pH之后，在无光条件下，在不暴露于空气的情况下，在合适的反应条件下，将所述酯(7)脱保护，以形成4-氯代犬尿氨酸(8)，其中所述脱保护和还原反应在单个步骤或多个步骤中进行。
2.根据权利要求1所述的方法，还包括以下至少一项：
在步骤1中，存在催化量的4-二甲基氨基吡啶，并任选地分离和重结晶所述甲苯磺酸酯(2)；
在步骤2中，将反应混合物在水中水淬火以沉淀所述碘代中间体(3)，以及任选地使所述碘代中间体(3)重结晶；
在步骤3中，所述钯(0)催化剂[Pd]为Pd(0)四，其中CO压力为1psig至1,000psig；以及
在步骤4中，使用HCl的二氧六环溶液对所述受保护的酯化合物(6)进行脱保护，以除去任何保护基PG，并在无光条件下，在不暴露于空气或湿气的情况下分离酯(7)，以及在单独的脱保护步骤中，在调节至酸性pH之后，在12.0至12.5的pH下水解(7)以形成4-氯代犬尿氨酸(8)。
3.根据权利要求1或权利要求2所述的方法，还包括以下步骤：
作为pH调节，用酸水溶液使pH低于6.5，以游离酸从碱性溶液中分离出所述4-氯代犬尿氨酸(8)，
在pH低于2下将分离的游离酸(8)溶解在酸水溶液中，
通过将pH调节为4.5至6.5沉淀所述游离酸(8)，
收集沉淀的游离酸(8)，
干燥收集的游离酸(8)，以及
任选地，使用有机溶剂或有机溶剂混合物研磨收集的游离酸(8)，并干燥研磨的游离酸(8)。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的方法，其中
R为C1-C6烷基；
PG是选自BOC、Fmoc、苄基、苯甲酰基、烷基胺、芳基胺、TFA和CBz的胺保护基；并且
X是I。
5.根据权利要求4所述的方法，其中
R为甲基，
PG为所述氨基保护基BOC，并且
X为I。
6.一种根据方案II的用于制备L-4-氯代犬尿氨酸(8a)的方法，
Figure FDA0002696942590000031
方案II，其中Ts是甲苯磺酰基并包括以下步骤：
步骤1，在合适的反应条件下，使BOC-L-丝氨酸甲酯(1a)与1至2摩尔当量的甲苯磺酰氯反应，以将所述BOC-L-丝氨酸甲酯(1a)转化为其相应的甲苯磺酸酯(2a)，
步骤2，在惰性气氛下，在无光条件下，在合适的反应条件下，使所述甲苯磺酸酯(2a)与碘化钠或碘化钾反应，以用碘化物置换甲苯磺酰基并形成相应的碘代中间体(3a)，
步骤3，在无光条件下，在合适的反应条件下，将所述碘代中间体(3a)原位转化为锌试剂(4a)，并通过羰基化反应形成BOC保护的甲酯化合物(6a)，并在钯(0)催化剂[Pd]存在下，使所述锌试剂(4a)与5-氯-碘代苯胺化合物(5a)反应，并同时通过连续的表面下CO添加和/或CO压力保持持续溶解的CO浓度，
任选地纯化受保护的酯化合物(6a)，以及
步骤4，在无光条件下，在合适的反应条件下，将所述BOC保护的酯化合物(6a)脱保护，以除去所述保护基，形成甲酯(7a)，采取预防措施，避免将分离出的固体暴露于空气或湿气中，然后在调节至酸性pH之后，在无光条件下，在不暴露于空气下，在合适的反应条件下，将所述甲酯(7a)脱保护，以形成4-氯代犬尿氨酸(8a)，其中所述脱保护反应在单个步骤或两个步骤中进行。
7.根据权利要求6所述的方法，还包括以下至少一项：
在步骤1中，存在催化量的4-二甲基氨基吡啶，并任选地分离和重结晶所述甲苯磺酸酯(2a)；
在步骤2中，将反应混合物在水中水淬火以沉淀所述碘代中间体(3a)，以及任选地使所述碘代中间体(3a)重结晶；
在步骤3中，所述钯(0)催化剂[Pd]为Pd(0)四，其中CO压力为1psig至1,000psig；以及
在步骤4中，使用HCl的二氧六环溶液对所述BOC保护的酯化合物(6a)进行脱保护，并在无光条件下，在分离的固体不暴露于空气或湿气的情况下分离甲酯(7a)，以及在单独的脱保护步骤中，用选自NaOH、KOH和LiOH的碱水溶液水解(7a)。
8.根据权利要求6或权利要求7所述的方法，还包括以下步骤：
作为pH调节，用酸水溶液使pH低于6.5，以游离酸形式从碱性溶液中分离出所述L-4-氯代犬尿氨酸(8a)，
在pH低于2下将分离的游离酸(8a)溶解在酸水溶液中，
通过将pH调节为4.5至6.5沉淀所述游离酸(8a)，
收集沉淀的游离酸(8a)，
干燥收集的游离酸(8a)，以及
任选地，使用有机溶剂或有机溶剂混合物研磨收集的游离酸(8a)，并干燥研磨的游离酸(8a)。
9.一种由化合物3制备化合物6的方法，
Figure FDA0002696942590000051
其中
R为C1-C12烷基、C1-C12烷芳基、芳基或杂芳基；
*表示不对称碳，其可以是单一对映异构体或对映异构体的混合物，其被始终保留；
PG是氨基保护基；
Ts是甲苯磺酰基；
R1是NH2、NH(PG)或NO2；以及
X是Cl、Br、I、三氟甲磺酸酯或甲苯磺酸酯；以及
包括以下步骤：
在无光条件下，在合适的反应条件下，将所述碘代中间体(3)原位转化为锌试剂(4)，并通过羰基化反应形成受保护的酯化合物(6)，使所述锌试剂(4)与化合物(5)在钯(0)催化剂[Pd]存在下，在合适的反应条件下反应，并同时通过连续的表面下CO添加和/或CO压力来保持持续溶解的CO浓度，以及
任选地纯化所述受保护的酯化合物(6)。
10.根据权利要求9所述的方法，其中所述钯(0)催化剂[Pd]为Pd(0)四，且CO压力为1psig至1,000psig。
11.一种由化合物3a制备化合物6a的方法，
Figure FDA0002696942590000061
包括以下步骤：
在无光条件下，在合适的反应条件下，将所述碘代中间体(3a)原位转化为锌试剂(4a)，通过羰基化反应形成BOC保护的甲酯化合物(6a)，并使所述锌试剂(4a)与5-氯-碘代苯胺化合物(5a)在钯(0)催化剂[Pd]存在下反应，同时通过连续的表面下CO添加和/或CO压力来保持持续溶解的CO浓度，以及
任选地纯化所述受保护的酯化合物(6a)。
12.根据权利要求11所述的方法，其中所述钯(0)催化剂[Pd]为Pd(0)四，且CO压力为1psig至1,000psig。
13.一种下式的化合物：
Figure FDA0002696942590000062
14.一种下式的化合物：
Figure FDA0002696942590000071
或其酸加成盐。
15.根据权利要求14所述的化合物，其中所述酸加成盐是二-HCl盐。
16.一种从化合物(6a)制备L-4-氯代犬尿氨酸(8a)的方法，
Figure FDA0002696942590000072
包括以下步骤：
在无光条件下并在合适的反应条件下将所述BOC保护的酯化合物(6a)脱保护，以去除所述保护基团，形成甲酯(7a)，采取预防措施，避免将分离出的固体暴露于空气或湿气中，然后在调节至酸性pH之后，在无光条件下，在不暴露于空气的情况下，在合适的反应条件下，将所述甲酯(7a)脱保护以形成4-氯代犬尿氨酸(8a)，其中所述脱保护反应在单个步骤或两个步骤中进行。
17.根据权利要求15所述的方法，其中所述脱保护步骤包括：
使用HCl的二氧六环溶液对所述BOC保护的酯化合物(6a)进行脱保护，并在无光条件下，在分离的固体不暴露于空气或湿气的情况下分离所述甲酯(7a)，以及在调节到酸性pH之后，在单独的脱保护步骤中，在pH为12.0至12.5下，用选自LiOH、NaOH和KOH的碱水溶液水解(7a)以形成L-4-氯代犬尿氨酸(8a)。
18.根据权利要求16或权利要求17所述的方法，还包括以下步骤：
通过pH调节，用HCl水溶液使pH为4.8至6.0，从碱性溶液中分离出游离酸(8a)，
在pH为0.5至0.9下将分离的游离酸(8a)溶解在酸水溶液中，
通过将pH调节到pH为4.8至6.0来沉淀游离酸(8a)，
收集沉淀的游离酸(8a)，以及
干燥收集的游离酸(8a)。
19.根据权利要求6、7或8所述的方法，其中所制备的L-4-氯代犬尿氨酸(8a)具有手性纯度≤0.5％的D-4-氯代犬尿氨酸。
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