阅读说明：本技术 美卡奥美坎替的合成 (Synthesis of mecamitocainide ) 是由 S.凯尔 K.夸斯多夫 P.鲁森 X.施 A.科斯比 F.王 Z.吴 A.尼尔冈达 于 2018-06-29 设计创作，主要内容包括：本文提供了美卡奥美坎替二盐酸水合物和多种中间体的合成。<Image he="343" wi="700" file="DDA0002341248700000011.GIF" imgContent="drawing" imgFormat="GIF" orientation="portrait" inline="no"></Image>(Provided herein are syntheses of mecacalcite dihydrochloride hydrate and various intermediates.)

美卡奥美坎替的合成

技术领域

本发明提供了制备美卡奥美坎替(omecamtiv mecarbil)的方法和美卡奥美坎替的新中间体，以及中间体的合成方法。

背景技术

心脏肌节是心脏肌肉收缩的基本单位。心脏肌节是由心肌肌球蛋白、肌动蛋白和一组调节蛋白构成的高度有序的细胞骨架结构。小分子心肌肌球蛋白激活剂的发现和开发将产生针对急性和慢性心力衰竭和扩张型心肌病(DCM)以及与左和/或右心室收缩功能障碍或收缩功能储备相关病症的有希望的治疗。心肌肌球蛋白在心肌细胞中是细胞骨架动力蛋白。心肌肌球蛋白直接负责将化学能转化为机械力，导致心肌收缩。

现有的增强肌肉收缩药(例如β-肾上腺素能受体激动剂或磷酸二酯酶活性抑制剂)会增加细胞内钙的浓度，从而增加心脏肌节的收缩力。然而，钙水平的增加，加快了心肌收缩的速度并且缩短了收缩期射血时间，这与潜在的威胁生命的副作用有关。与此相反，心肌肌球蛋白激活剂的作用机制是直接刺激心肌肌球蛋白动力蛋白的活性，而不增加细胞内钙的浓度。这些心肌肌球蛋白激活剂加速了肌球蛋白酶促循环的限速步骤，并使其转变为有利于产生力的状态。该机制并非加快了心脏收缩的速度，而是延长了收缩期射血时间，导致心肌收缩力和心输出量以氧气效率潜在更高的方式增加。

通过引用并入本文的美国专利号7,507,735披露了一类具有以下结构的化合物，包括美卡奥美坎替(AMG 423，CK-1827452)：

美卡奥美坎替是心脏肌球蛋白(引起心脏收缩的动力蛋白)的首见新型(first inclass)直接激活剂。目前正在评估该美卡奥美坎替在静脉内和口服配制品中作为心力衰竭的潜在治疗方法，目的是为在住院和门诊患者设置中建立新的连续护理。

存在对解决了API生产所特有问题的美卡奥美坎替的工业化制造过程的持续需求，这些问题包括良好的药品生产质量管理规范(GMP)要求和监管机构的批准(例如，美国食品和药物管理局和欧洲药品管理局(US FDA和EMA))。

发明内容

本文提供了哌嗪甲酸甲酯(PMEC)磷酸盐(例如，PMEC磷酸水合物盐)。PMEC替代性地被称为甲基哌嗪-1-甲酸酯。

本文进一步提供了合成PMEC磷酸盐的方法，该方法包括：a)将哌嗪和氯甲酸甲酯混合以形成PMEC；(b)将PMEC和0.5摩尔当量的磷酸混合，以形成PMEC磷酸盐；和(c)任选地从步骤(b)的混合物中过滤PMEC磷酸盐。在一些情况下，步骤(a)在产生PMEC磷酸水合物(其中PMEC与水的比率为约2:1)的水溶液中进行。在多种情况下，步骤(a)在20℃至55℃的温度下进行1至12小时。在一些情况下，将步骤(a)中形成的PMEC分离为在二氯甲烷、二氯乙烷、2-甲基四氢呋喃或其混合物中的溶液。更具体地，可以通过以下方式进行分离：(i)用有机溶剂洗涤从步骤(a)所得的PMEC；(ii)通过添加碱将pH调节为8至14以形成碱性水溶液；和(iii)用二氯甲烷、二氯乙烷、2-甲基四氢呋喃或其混合物从步骤(ii)的碱性水溶液中提取PMEC。

本文还提供了合成甲基4-(2-氟-3-硝基苄基)哌嗪-1-甲酸酯(PIPN)的方法，该方法包括：(a)将2-氟-3-硝基甲苯、溴酸钠和亚硫酸氢钠在乙酸异丙酯和水中混合，以形成1-(溴甲基)-2-氟-3-硝基苯(FNB)；(b)任选地用硫代硫酸钠水溶液、氯化钠水溶液或两者一起洗涤FNB；和(c)将FNB、三烷基胺碱和哌嗪甲酸甲酯(“PMEC”)磷酸盐(例如，PMEC磷酸水合物)混合，以形成PIPN。在一些情况下，将FNB用硫代硫酸钠水溶液和氯化钠水溶液洗涤。可替代地，可以通过以下方式制备PIPN：(a)在70℃至95℃的温度下将2-氟-3-硝基甲苯、过氧化苯甲酰、N-溴代琥珀酰亚胺和乙酸混合，以形成1-(溴甲基)-2-氟-3-硝基苯(FNB)；(b)任选地用甲苯提取FNB，用碱性水溶液洗涤FNB，或两者同时进行；(c)将FNB、三烷基胺碱和哌嗪甲酸甲酯(“PMEC”)磷酸盐(例如，PMEC磷酸水合物)混合，以形成PIPN。在一些情况下，将FNB用甲苯提取，并用氢氧化钠水溶液洗涤。在用于制备PIPN的任何一种方法中，PIPN均可形成为盐酸盐形式。在用于制备PIPN的任何一种方法中，可以如本文披露制备PMEC磷酸盐(例如PMEC磷酸水合物)。在用于制备PIPN的任何一种方法中，三烷基胺碱均包含二异丙基乙胺或三乙胺。在用于制备PIPN的任何一种方法中，在将FNB、三烷基胺碱和PMEC混合之前，该方法可以进一步包括添加亚磷酸二乙酯和三烷基胺，并在30℃至65℃的温度下将所得混合物混合。

本文进一步提供了用于合成苯基(6-甲基吡啶-3-基)氨基甲酸酯(PCAR)的方法，该方法包括将5-氨基-2-甲基吡啶(APYR)和氯甲酸苯酯在乙腈中混合，以形成PCAR，其中该混合在不存在N-甲基吡咯烷酮(NMP)下进行。在一些情况下，该混合在15℃至30℃的温度下进行1至15小时。在多种情况下，PCAR以盐酸盐形式形成。在一些情况下，该方法可以进一步包括通过如下方法来制备APYR，该方法包括：(i)在钯催化剂的存在下将2-甲基-5-硝基吡啶(NPYR)氢化，以形成粗APYR；和(ii)在乙酸异丙酯和庚烷中从粗APYR中结晶出APYR。在多种情况下，该方法可以进一步包括在步骤(i)之前，用氢氧化钠水溶液在乙酸异丙酯中洗涤NPYR，然后将经洗涤的NPYR在乙酸异丙酯中与木炭混合。在一些情况下，该方法可以进一步包括，在将APYR和氯甲酸苯酯混合之前，通过以下方法纯化APYR，该方法包括：(i)用氢氧化钠水溶液洗涤粗APYR的乙酸异丙酯溶液(其中该粗APYR包含多达10wt％的APYR盐酸盐)并将经洗涤的APYR与木炭混合，以在过滤后形成APYR溶液；和(ii)在乙酸异丙酯和庚烷中从步骤(i)的APYR溶液中结晶出APYR。在多种情况下，该方法可以进一步包括结晶PCAR。

本文还提供了用于合成甲基4-(3-氨基-2-氟苄基)哌嗪-1-甲酸酯(PIPA)的方法，该方法包括(a)将甲基4-(2-氟-3-硝基苄基)哌嗪-1-甲酸酯(PIPN)、无机碱的水溶液和甲苯混合，以形成PIPN游离碱溶液；(b)在钯催化剂的存在下，在甲苯和醇的溶剂混合物中将PIPN游离碱溶液氢化，以形成粗PIPA，其中该醇包含乙醇或异丙醇；和(c)在庚烷和甲苯中从粗PIPA中结晶出PIPA。在多种情况下，该无机碱包含氢氧化钠。

本文进一步提供了用于制备美卡奥美坎替二盐酸水合物的方法，该方法包括(a)在乙腈和四氢呋喃中将甲基4-(3-氨基-2-氟苄基)哌嗪-1-甲酸酯(PIPA)、苯基(6-甲基吡啶-3-基)氨基甲酸酯(PCAR)和三烷基胺混合，以形成粗美卡奥美坎替溶液；(b)从粗美卡奥美坎替溶液中分离美卡奥美坎替游离碱；和(c)在异丙醇和水中，将经分离的美卡奥美坎替游离碱与2至3摩尔当量的盐酸混合，以形成美卡奥美坎替二盐酸水合物。在多种情况下，三烷基胺包含二异丙基乙胺或三乙胺。在一些情况下，步骤(b)的分离包括通过将水添加至来自步骤(a)的粗美卡奥美坎替溶液中来结晶美卡奥美坎替游离碱，以及过滤经结晶的美卡奥美坎替游离碱。在多种情况下，该方法可以进一步包括从异丙醇和水中结晶美卡奥美坎替二盐酸水合物。在一些情况下，使用本文披露的方法制备PCAR。

本文还提供了用于制备美卡奥美坎替二盐酸水合物的方法，该方法包括(a)在乙腈和四氢呋喃中将甲基4-(3-氨基-2-氟苄基)哌嗪-1-甲酸酯(PIPA)、三光气和三烷基胺混合，以形成PIPA异氰酸酯；(b)将PIPA异氰酸酯和5-氨基-2-甲基吡啶(APYR)混合，以形成美卡奥美坎替游离碱；(c)在异丙醇和水中，将美卡奥美坎替游离碱与2至3摩尔当量的盐酸混合，以形成美卡奥美坎替二盐酸水合物。在一些情况下，步骤(a)经由连续制造进行，该连续制备包括使用微混合器芯片和反应环将在乙腈中的包含PIPA和三烷基胺的第一溶液和在四氢呋喃中的包含三光气的第二溶液混合，以形成PIPA异氰酸酯。在多种情况下，步骤(b)经由连续制造进行，该连续制备包括使用Y-混合器和反应环将包含PIPA异氰酸酯的溶液和包含APYR的溶液混合。在一些情况下，经由本文披露的方法制备APYR。在一些情况下，经由本文披露的方法制备PIPA。

附图说明

图1显示甲基哌嗪-1-甲酸酯(PMEC)的三种盐形式(磷酸水合物盐形式、半硫酸盐形式和乙酸盐形式)的动态蒸气吸附(DVS)等温线图。如下测量每种盐的DVS重量增加开始–针对半硫酸盐的35％相对湿度(RH)；针对乙酸盐的50％RH；以及针对磷酸水合物的65％RH。在图中，磷酸水合物被称为磷酸盐或半磷酸盐，且半硫酸盐被称为硫酸盐或半硫酸盐。

图2显示PMEC磷酸水合物的差示扫描量热光谱。

图3显示PMEC磷酸水合物(正方形)和PMEC浆液(圆圈)的X射线粉末衍射图。

具体实施方式

美卡奥美坎替二盐酸水合物在口服配制品中用作治疗心力衰竭而使用。具体情况包括但不限于急性(或代偿失调)充血性心力衰竭和慢性充血性心力衰竭；特别是与心脏收缩功能障碍有关的疾病。

在WO 2014/152270中披露了用于制造美卡奥美坎替二盐酸水合物的现有方法。本文披露的GMP制造顺序在许多方面与先前的合成顺序不同。该GMP顺序从两个步骤延长到六个步骤。这个更长的GMP顺序提供了可替代的生产顺序，包括避免使用生产过程中难以去除的溶剂(例如N-甲基吡咯烷酮(NMP))、避免使用蒸发结晶以及分离中间体以避免具有挑战性的溶剂交换。

制造美卡奥美坎替二盐酸水合物的现有方法描述于方案1中，并且在WO2014/152270中有详细的讨论。该过程涉及监管API起始材料硝基哌嗪盐酸盐(PIPN)和苯基氨基甲酸酯盐酸盐(PCAR)(分别来自可商购原材料FN-甲苯(FNT)和5-氨基-2-甲基吡啶(APYR))的非GMP制备。分离的GMP中间体哌嗪苯胺(PIPA)是经由PIPN氢化制得的，然后与PCAR偶联以生成美卡奥美坎替。该美卡奥美坎替的二盐酸水合物盐是经由简略方法(telescopedprocess)从相应的游离碱制造的(即，美卡奥美坎替游离碱未被分离)，且在湿磨后通过过滤被分离为二盐酸水合物。所有API起始材料在框中注明。

方案1：

对于本文披露的合成，将API起始材料按顺序移到上游，以适应多种监管机构(例如欧洲药品管理局和美国食品和药物管理局(EMA和FDA))对API起始材料的选择和调整的要求。像这样，与WO 2014/152270中披露的两步顺序相比，本文披露的方法包括六个步骤。与较短的顺序相比，这种延长的GMP顺序提供了优于较短顺序的若干个优点。在中间体硝基哌嗪盐酸盐(PIPN)的形成中，使用甲基哌嗪-1-甲酸酯(PMEC)磷酸酯代替PMEC游离碱。PMEC游离碱是一种油，其中包含多种水平的哌嗪，会导致杂质的形成(例如PIPN产品中的BISN，参见方案3)。相反，PMEC磷酸盐是一种稳定的结晶盐，该盐具有低且恒定的哌嗪水平。因此，使用PMEC半磷酸半水合物代替PMEC游离碱可显著减少杂质的形成。本文披露的方法还允许在制备PCAR时中止N-甲基吡咯烷酮(NMP)，这是考虑到NMP难以去除且已出现在EU的REACH协议清单(化学材料的安全清单)中的一个优点。另外，本文披露的方法改变了在其中进行PIPN的氢化以产生PIPA的溶剂，因为在先前的方法中乙酸异丙酯的使用涉及蒸发结晶操作，这通常导致材料污染和结果不一致。考虑到在20℃时美卡奥美坎替游离碱在异丙醇中的溶解度非常低(约12mg/mL)，并且在由四氢呋喃(THF)到异丙醇的溶剂交换过程中会形成不可搅动的浆液，因此本文披露的方法替代了具有挑战性的溶剂交换。

方案2中显示了制备美卡奥美坎替二盐酸水合物的本文披露的新的工业化生产过程。该方法涉及六个GMP步骤。指定的商业API起始材料是2-氟-3-硝基-甲苯(FNT)、5-氨基-2-甲基吡啶(APYR)和PMEC磷酸水合物。

方案2

FN-甲苯是使用短合成顺序由甲苯制造的原材料。所产生的异构体混合物的分馏以可接受的纯度提供所需的区域异构体2-氟-3-硝基-甲苯(具有不大于任何其他异构体的0.5GC面积％)。使用此方法制造的2-氟-3-硝基-甲苯(FNT)具有可再生的质量，并且可以被指定为商业API起始材料。

PIPN制造：PMEC磷酸盐(例如PMEC磷酸水合物)是从哌嗪按一步方式制备的API起始材料。制备PIPN的先前方法使用PMEC游离碱作为原材料，该原材料可以购买，但这是一种含有不同哌嗪含量的油。在25℃下储存后，在PMEC游离碱中观察到高达18LC面积％的哌嗪水平。如方案3所示，残留的哌嗪导致产物PIPN中杂质BISN的形成。

方案3

寻找具有低且恒定水平的哌嗪的PMEC的稳定结晶盐作为商业API起始材料。因此，筛选了多种盐以确定合适的候选物。如图1所示，发现PMEC磷酸盐(例如PMEC磷酸水合物)的吸湿性低于相应的硫酸盐和乙酸盐。可以将其储存在空气密封的铝袋中，以避免与水分接触。

有益的是，可以将PMEC磷酸盐(例如PMEC磷酸水合物)直接添加至反应混合物以制备PIPN。相比之下，考虑到由FN-溴化物(FNB)和乙酸根阴离子形成的副产物，在将PMEC乙酸盐添加至反应混合物之前必须将其转化为PMEC游离碱。PMEC磷酸盐(例如PMEC磷酸水合物)含有在储存时不会增加的低水平(<0.4GC面积％)的哌嗪。PMEC磷酸盐(例如PMEC磷酸水合物)已被成功用于制造PIPN。这样制造的PIPN批次(5kg)包含小于0.1LC面积％的残留BISN。

如方案4所示，开发了制造PMEC磷酸水合物的方法，该方法涉及用氯甲酸甲酯处理哌嗪，随后用氢氧化钠水溶液中和后，在有机层中提取PMEC作为游离碱。在从二氯甲烷到叔丁基甲基醚的溶剂交换之后，通过添加磷酸使靶标盐结晶并且过滤。以45％-50％产率从哌嗪中分离出PMEC磷酸水合物(具有>99GC面积％)。已观察到PMEC磷酸水合物样品中的哌嗪水平为<0.4GC面积％。PMEC磷酸水合物的DSC图谱和XRPD图谱分别显示在图2和3中。PMEC磷酸盐具有的化学计量比为约2:1的PMEC:磷酸盐，因此在本文中可互换地被称为PMEC磷酸盐(phosphate)或PMEC半磷酸盐(hemi-phosphate)、PMEC磷酸盐(phosphate salt)。PMEC磷酸盐的水合物可以如本文中详细描述的那样形成，并且这种水合物具有的化学计量比为约2:1:1的PMEC:磷酸盐:水，并且可互换地被称为PMEC磷酸水合物、PMEC半磷酸半水合物或PMEC磷酸水合物。应理解，PMEC磷酸水合物中PMEC、磷酸盐和水的比率可以与上述2:1:1化学计量比稍有差异，例如至6:4:3的比率等。可以对经由本文披露的方法制备的材料进行元素分析和/或单晶X射线结构分析。在分离的盐中，PMEC、磷酸盐和水的比率是一致的，并且PMEC:磷酸盐:水的确切比率的确定不会对本文的PMEC磷酸水合物盐的适用性产生负面影响，该PMEC磷酸水合物盐被预期用作制备美卡奥美坎替二盐酸水合物的起始原材料。

方案4

用于制备PMEC磷酸盐(例如PMEC磷酸水合物)的一般合成方法包括将哌嗪和氯甲酸甲酯混合以形成PMEC，添加0.5摩尔当量的磷酸(例如在水溶液中)以形成磷酸盐，并任选地过滤该盐。哌嗪和氯甲酸甲酯的反应可以在20℃至55℃的温度下进行1至12小时。

方案4中显示了特定的提取方法和反应后处理程序，以纯化PMEC磷酸盐。然而，可以采用其他处理程序。PMEC可以从双-PMEC中纯化，该双-PMEC通过用有机溶剂(例如二氯甲烷、二氯乙烷或2-甲基四氢呋喃或其混合物)在哌嗪和氯甲酸甲酯的反应混合物中提取形成。在一些实施例中，有机溶剂包含二氯甲烷。不需要的双-PMEC被分离在有机溶剂层中，并且所需的PMEC保留在水层中。可以将PMEC进一步纯化。例如，可以通过添加碱性水溶液将水溶液中的PMEC调节至碱性pH(例如8至14)，并用有机溶剂(例如二氯甲烷、二氯乙烷或2-甲基四氢呋喃或其混合物)提取，其中PMEC在有机溶剂中。在一些情况下，有机溶剂包含二氯甲烷。有机溶剂中的PMEC可以经历从提取的有机溶剂转换为甲基叔丁基醚(MTBE)的溶剂交换，然后与磷酸反应形成磷酸盐。

在一些具体的实施例中，哌嗪悬浮在20℃±5℃的4.0体积(V)的水中。在经≥1小时内添加氯甲酸甲酯(1当量)，保持批料温度≤20℃。将反应在20℃±5℃下搅动≥1小时。进行一次或多次二氯甲烷提取，其中每次都丢弃二氯甲烷层。用10M NaOH水溶液(0.8当量)处理水层，以将pH调节至9.5和10.3之间。将NaCl(1.47当量)添加至水层中，并进行二氯甲烷洗涤(2x 4V)。合并二氯甲烷层并蒸馏至2.5V。添加甲基叔丁基醚(MTBE)(8V或4.5V)，并将溶液浓缩至2.5V。添加MTBE(3.5或4.5V)并浓缩至2.5V。再次添加MTBE(3.5V)，并将混合物精细(polish)过滤。将经过滤的溶液加热至45℃±5℃(例如40℃至50℃)，并经≥3小时添加在MTBE(1.5V或3.5V)中的85％磷酸(0.5当量)溶液，同时保持批料温度为45℃±5℃(例如40℃至50℃)。经2小时将悬浮液冷却至20℃±5℃，并在20℃±5℃下搅动1小时。将悬浮液过滤，并将所得滤饼用MTBE(2V)洗涤并干燥(例如，使用氮气和真空干燥≥24小时)。PMEC磷酸水合物的产率为48.5％，其中100％LC面积％，64.6wt％含量测定、通过费歇尔滴定法测得的4.2wt％水含量，0.44wt％MTBE残留量，以及通过GC测得的哌嗪残留量为0.2％。

从FNT制造PIPN的程序：可以将FNT溴化以形成FNB，继而可以将其与PMEC磷酸水合物反应以形成PIPN(参见，例如方案2的顶部)。在70℃-95℃的温度下，FNT可经由与NBS和苯甲酰氯在乙酸中反应而溴化形成FNB。FNB可以任选地用甲苯提取和/或用碱性水溶液洗涤以去除杂质。可替代地，可以经由与溴酸钠和亚硫酸氢钠在乙酸异丙酯和水中反应将FNT溴化以形成FNB。可以将通过与溴酸钠和亚硫酸氢钠反应形成的FNB任选地用硫代硫酸钠水溶液和/或氯化钠水溶液洗涤以去除杂质。在30℃-65℃的温度下，可以将FNB(不管如何由FNT形成)用亚磷酸二乙酯和三烷基胺(例如三乙胺或二异丙基乙胺)处理，以减少不希望的二溴化杂质。可以将FNB(不管如何由FNT形成)与三烷基胺碱(例如三乙胺或二异丙基乙胺)和PMEC磷酸水合物混合以形成PIPN。PIPN可以经由与盐酸混合进一步转化为盐酸盐形式，并可以被进一步分离。

在一些具体实施例中，将2-氟-3-硝基甲苯(3.0kg，1当量)填充至反应器，随后填充过氧化苯甲酰(0.03当量)和N-溴代琥珀酰亚胺(0.56当量)。将乙酸(3V)填充至反应器，并将该批料加热至83℃。1.5小时后，将NBS(0.56当量)在乙酸(1V)中的浆液填充至反应器。在另外1.5小时后，将第二NBS(0.56当量)在乙酸中的(1V)浆液填充至反应器。在另外5小时后，将H₃PO₃(0.1当量)在乙酸中的(0.1V)溶液填充至反应器并将该批料搅动30分钟然后冷却至20℃。将水(5.5V)和甲苯(8V)填充至反应器，并将该批料剧烈搅动30分钟。然后停止搅动，并允许各层分离。丢弃底部水层。将NaOH(1.7当量)的水(7V)溶液填充至反应器，同时保持批料温度低于30℃。将该批料剧烈搅动30分钟。停止搅动，并允许各层分离。将该批料过滤到干净的反应器中，并允许各层分离。丢弃底部水层。将N,N-二异丙基乙胺(0.53当量)填充至反应器，然后填充甲醇(0.23V)，并将批料加热至40℃。将亚磷酸二乙酯(0.46当量)在甲醇(0.23V)中的溶液填充至反应器中，并将批料搅动3小时。将该批料冷却至20℃。在20℃下，向1当量的2-氟-3-硝基苯基甲基溴在甲苯中的溶液(9V)(由2-氟-3-硝基甲苯自由基溴化反应制得)中添加2.3当量的二异丙基乙胺。向搅拌的溶液中逐滴添加1.05当量的PMEC磷酸水合物在甲醇(2.6V)中溶液。搅拌≥3小时后，添加水(5V)并分离各层。将有机相用饱和NH₄Cl水溶液(5V)洗涤两次，然后用饱和NaHCO₃水溶液(5V)洗涤一次。精细过滤后，将甲苯层用异丙醇(9.7V)和水(0.5V)稀释。将该溶液加热至55℃，并经30分钟添加浓缩的HCl(0.15V)。该溶液用PIPN-HCl(3mol％)种晶种，并在55℃下保持15分钟。在经4小时的过程中添加另外的浓缩的HCl(0.62V)。将溶液在55℃下保持15分钟，并在≥1小时内冷却至20℃。将该溶液搅拌30分钟并过滤。将晶体用IPA(5.6V)洗涤两遍。将滤饼在真空和氮气下干燥，以提供PIPN-HCl(82％产率，98.6wt％，99.6LCAP)。

在其他具体的实施例中，将2-氟-3-硝基甲苯(3.0kg，1当量)填充至反应器，随后填充过氧化苯甲酰(0.03当量)和N-溴代琥珀酰亚胺(NBS，0.1当量)。将乙酸(2V)填充至反应器，并将反应混合物加热至83℃。将反应混合物搅动1.5小时，并添加NBS(0.4当量)在乙酸(0.9V)中的浆液。将反应混合物搅动1.5小时，并添加另一NBS(0.4当量)在乙酸(0.9V)中的浆液。将反应混合物搅动1.5小时，并添加另一NBS(0.8当量)在乙酸(1.6V)中的浆液。添加乙酸(1.0当量)，并将反应混合物搅动1.5小时，并将磷酸(H₃PO₃，0.1当量)在乙酸(0.1V)中的溶液填充至反应器。将混合物搅动60分钟并冷却至20℃。将水(5.5V)和甲苯(8V)添加至容器，并将该双相混合物剧烈搅动30分钟。停止搅动，并允许各层分离。丢弃水层。填充氢氧化钠(1.7当量)在水(7V)中的溶液，同时保持温度低于30℃。将双相混合物剧烈搅动30分钟。停止搅动，并允许各层分离。将双相混合物过滤，并允许各层分离。丢弃水层。将反应混合物转移至单独的清洁容器中，将原始容器用甲苯(1.2V)冲洗，并将冲洗液添加至反应混合物。N,N-二异丙基乙胺(0.53当量)和甲醇(0.23V)填充至有机层，并将混合物加热至40℃。填充亚磷酸二乙酯(0.46当量)在甲醇(0.23V)中的溶液，并将反应混合物搅动3小时。将混合物冷却至20℃。向FNB在甲苯中的溶液中(由2-氟-3-硝基甲苯(FNT)自由基溴化制得)添加二异丙基乙胺(2.3当量)和甲苯(1V)。将FNB溶液添加至甲醇(1.8V)和PMEC磷酸水合物(1.05当量)的溶液。将包含FNB溶液的原始容器用甲醇(0.8V)冲洗，并将冲洗液添加至反应混合物。将反应混合物在25℃下搅动4小时并添加水(5V)，同时保持批料温度低于30℃。将双相混合物搅动30分钟且分离各层。将有机相用3M氯化铵水溶液(5V)洗涤两次，并用1M碳酸氢钠水溶液(5V)洗涤一次。将反应混合物转移至单独的清洁容器中，将原始容器用甲苯(1V)冲洗，并将冲洗液添加至反应混合物。精细过滤后，将异丙醇(9.7V)和水(0.6V)添加至有机溶液中。将该溶液加热至55℃，并经30分钟内添加32wt％盐酸(0.25当量)水溶液。将该溶液在55℃下搅动15分钟，并用PIPN(盐酸盐，0.045当量)在异丙醇(0.2V)中的浆液种晶种。将悬浮液剧烈在55℃下搅动30分钟。经4小时添加另外的32wt％盐酸(1.0当量)水溶液。将悬浮液在55℃下搅动30分钟，并在2小时内冷却至20℃。将悬浮液搅动30分钟并过滤。生成的滤饼用异丙醇(5.6V)洗涤两次。将生成的滤饼在过滤器/干燥器上干燥，以提供82％产率的PIPN(具有98.6wt％含量测定和99.6LC面积％)。

在一些具体的实施例中，将2-氟-3-硝基甲苯(5.1克)溶于乙酸异丙酯(30mL)中，并且添加溴酸钠(14.9克)在水(50mL)中的溶液。将混合物冷却至10℃。经20分钟添加亚硫酸氢钠(10.3g)在水(100mL)中的溶液。将所得混合物加热至80℃持续3小时。反应容器可通过可见光。将内容物冷却至20℃，并分离各相。将有机相依序用10％硫代硫酸钠水溶液和饱和氯化钠水溶液洗涤。1-(溴甲基)-2-氟-3-硝基苯(FNB)以74％测定产率(其中二溴化物产物的11％测定产率)获得。

APYR制造：5-氨基-2-甲基吡啶(APYR)作为原材料是可商购的，然而其包含不同盐酸盐含量(3-5wt％)并且以深棕色或黑色材料提供。此外，如方案5所描绘，该材料可能含有多种潜在的遗传毒性杂质。因此，为了将APYR用作具有高且稳定纯度的可商购的API起始材料，需要APYR的纯化方案或制备APYR的合成方法。

方案5

提供了纯化APYR的方法，该方法经由用氢氧化钠水溶液洗涤APYR的乙酸异丙酯溶液(具有高达10wt％的相应盐酸盐)，并且然后将有机相与木炭混合。APYR可以从乙酸异丙酯和庚烷中结晶，然后任选地与有机相共沸干燥并精细过滤。该纯化APYR的方法展示在方案6中。APYR的纯化涉及将APYR盐酸盐转化为APYR游离碱，并使用碱性氢氧化钠水溶液洗涤APYR的乙酸异丙酯溶液同时去除无机物质。木炭处理后(例如，与木炭混合并过滤悬浮液或通过木炭胶囊再循环乙酸异丙酯溶液)，将包含APYR的溶液共沸干燥并精细过滤。将澄清的乙酸异丙酯溶液浓缩，并添加庚烷使APYR结晶。将APYR以>99LC面积％且>99wt％含量测定分离。

方案6

在一些具体实施例中，将粗5-氨基-2-甲基吡啶(APYR)在乙酸异丙酯(IPAc)(15体积)中的溶液用1N NaOH水溶液(1.0体积)洗涤并通过木炭胶囊循环直到满足过程控制中的溶液颜色(COS)(COS≤20)。将溶液通过浓缩共沸干燥至约6体积，并添加乙酸异丙酯(8体积)。将混合物精细过滤至单独的容器。将原始容器用乙酸异丙酯(1.0体积)冲洗，并将冲洗液添加至反应混合物。将溶液浓缩，例如通过减压蒸馏，并使产物从乙酸异丙酯和庚烷(1:4，10体积)中结晶。在一些情况下，将溶液在60℃下浓缩至3体积，并用纯化的APYR(1mol％)种晶种。将悬浮液搅动30分钟，经3小时冷却至20℃并搅动1小时。在3小时内的过程中添加庚烷(8体积)以完成材料的结晶。将悬浮液搅动1小时，过滤，并将生成的滤饼用庚烷洗涤(2x3体积)。通过过滤，干燥，分离经纯化的APYR，并以90％产率(具有≥99LC面积％)获得。

来自NPYR的APYR：在一些情况下，APYR是从NPYR合成得来，如方案6所概述。将NPYR在钯催化剂的存在下氢化以形成粗APYR，该粗APYR可以从乙酸异丙酯和庚烷中结晶。在碱性水溶液洗涤和木炭处理后，将NPYR的进行氢化生成粗APYR。木炭处理包括与木炭混合并过滤悬浮液或使乙酸异丙酯溶液通过木炭胶囊再循环。将APYR溶液共沸干燥并精细过滤。将APYR从乙酸异丙酯和庚烷中结晶。在一些情况下，NPYR在氢化之前通过用乙酸异丙酯和氢氧化钠水溶液洗涤并进行木炭处理(与木炭混合，然后滤出木炭)来纯化。

在一些具体的实施例中，将2-甲基-5-硝基吡啶(NPYR)的乙酸异丙酯(15V)溶液用1NNaOH水溶液(2V)和水(2V)洗涤。将溶液任选地通过木炭胶囊循环直到满足过程控制中的溶液颜色(COS)(COS≤20)。NPYR用4.5巴的氢气(例如在70psi/50℃-60℃(例如55℃)下)，在5％Pd/C(在由BASF Escat^TM 1421出售的活性炭上，载量1.5wt％)的存在下氢化持续约1小时。将反应混合物过滤，并通过浓缩至约7V，共沸干燥，添加8V乙酸异丙酯，并进行精细过滤。将溶液在60℃下减压，浓缩至3V。任选地通过用纯APYR(1mol％)种晶种和/或任选地通过冷却至20℃，使产物从乙酸异丙酯和庚烷(1:4)中结晶。将产物任选地过滤并且用庚烷(2x 3V)洗涤。APYR以75％产率分离(具有≥99LC面积％)。

PCAR制造：在先前披露的用于制备美卡奥美坎替二盐酸水合物的方法中，将N-甲基吡咯烷酮(NMP)在制备PCAR中用作助溶剂。然而，NMP很难从生成的滤饼中除去，因为必须用30体积的乙腈洗涤才能将其在滤饼中的含量降低到5000ppm以下。另外，NMP是一种潜在危险的溶剂，已被欧盟列入REACH协议清单中监管，用于改善对人类健康和环境的保护免受由化学品造成的风险。已经发现，通过使用如上所述制备的经纯化的APYR，在不使用NMP的情况下，可以容易地将分离的PCAR结晶中的APYR盐酸盐的水平保持在1LC面积％以下(参见方案7)。未经纯化的APYR并非如此，因为在从起始材料中分离出的不用NMP制备的PCAR中发现了1至2LC面积％的APYR盐酸盐，这是一个令人惊讶的发现。

因此，本文提供了在乙腈中、且在不存在NMP的情况下，经由将APYR和氯甲酸苯酯混合来制备PCAR的方法。该反应可以在15℃至30℃下持续1至15小时进行。该方法可以使用如上所述已经纯化的APYR，例如以去除APYR盐酸盐和深色(的部分)。如上所述，APYR可以由NPYR制备。PCAR可以按其盐酸盐形式形成。例如，PCAR可以结晶为盐酸盐。

在一些具体的实施例中，将5-氨基-2-甲基吡啶(APYR)在ACN(15体积)中的溶液与氯甲酸苯酯(1.05当量)在20℃±5℃下反应3小时，同时将产物从反应混合物中结晶出来。将生成的浆液过滤并将滤饼放入过滤器/干燥器干燥。PCAR以97％产率分离(具有HPLC纯度≥99％、APYR 0.3％以及R-脲0.25％)。在一些情况下，向纯化的APYR中添加乙腈(14体积)，并将混合物搅动30分钟。将混合物精细过滤至单独的容器。将原始容器用乙腈(1.0体积)冲洗，并将冲洗液添加至反应混合物。在PCAR结晶(0.01当量)的存在下，在20℃下在5小时内添加氯甲酸苯酯(1.05当量)。将混合物再搅动2小时。将产物通过过滤分离并将滤饼用乙腈(2x 2体积)洗涤。将滤饼在过滤器/干燥器上干燥。PCAR以97％产率(具有≥99LC面积％PCAR和残留APYR的0.3LC面积％)。

方案7

PIPA制造：在用于制备美卡奥美坎替二盐酸水合物的先前方法中，在PIPN氢化以提供PIPA的过程中使用的溶剂是乙酸异丙酯。氢化反应在该溶剂中进行良好，然而由于PIPA在乙酸异丙酯:庚烷的混合物中(比例高于5:95)的高溶解度，因此需要进行蒸发结晶(在产物结晶过程中蒸馏溶剂)。在产物溶液种晶种后，需要通过蒸馏减少所用乙酸异丙酯的高水平，从而导致产物污染且缺乏工艺可靠性。对于本文披露的方法，乙酸异丙酯已被甲苯替代，消除了上述考虑到甲苯:庚烷的比例在过滤之前有待立即达到30:70(这消除了蒸发结晶)的所有问题。此外，在氢化反应过程中，乙醇被用作助溶剂，以增加PIPA的溶解度并确保副产物在水中的混溶性。最后，将碳酸氢钠水溶液用氢氧化钠水溶液替换，以进行PIPN的游离碱商业化操作，以便于限制洗涤水溶液的体积并消除排气。如本文所披露的从PIPN制备PIPA的方法，在方案8中给出。

方案8

因此，本文提供了合成PIPA的方法，该方法包括将PIPN(其可以包含PIPN盐酸盐)、无机碱的水溶液和甲苯混合，以形成PIPN游离碱溶液。例如，无机碱可以是碳酸氢钠或氢氧化钠。在一些实施例中，该无机碱包含氢氧化钠。然后将PIPN游离碱溶液在钯催化剂存在下，在甲苯和醇溶剂中氢化，以形成粗PIPA。该醇溶剂可以包含乙醇或异丙醇。然后从庚烷和甲苯溶剂混合物中结晶出PIPA。

在一些具体的实施例中，在20℃下向1当量PIPN-HCl和甲苯(4V)的混合物中添加1M NaOH水溶液(3.3V)。继续搅拌1小时然后分离各相。将有机层用水(2.4V)和饱和盐水(0.6V)的混合物洗涤两次，然后将有机层蒸馏至3.8V。将溶液过滤，用甲苯(1V)冲洗反应器，并在合并有机层之前过滤冲洗溶液。向甲苯层中添加Pd/C(0.7wt％)，并将异质混合物填充至氢化容器。将乙醇(1V)添加至该混合物。在20℃，60psig氢气下进行氢化。反应完成后，将混合物过滤并用甲苯(1V)冲洗。将混合物蒸馏至2.4V，在35℃下用庚烷中的1mol％PIPA(0.1V)种晶种，然后冷却至20℃。庚烷(5.6V)在3小时内添加完成。将混合物过滤并在真空和氮气下干燥，以提供PIPA(90％产率、≥97.0wt％、≥98.0LCAP)。

在一些其他的具体的实施例中，将1N氢氧化钠水溶液(3.3体积)添加至悬浮于甲苯(4体积)中的1当量PIPN(盐酸盐)。在20℃下搅动1小时，并允许各相分离。将有机层用0.9M氯化钠水溶液(3体积)洗涤两次。通过浓缩将反应混合物共沸干燥至约3.8体积，并精细过滤。用甲苯(1体积)冲洗传输管，并将冲洗液与PIPN溶液合并。在15℃下，将乙醇(1体积)添加至PIPN溶液，并在5％Pd/C(在由BASF作为Escat 1421出售的活性炭上，催化剂载量0.7wt％)的存在下使用4巴氢气的压力进行起始材料的氢化。一旦反应完成，将混合物过滤。将氢化高压釜和过滤的催化剂用甲苯(1V)冲洗，并将冲洗液与反应混合物合并。将该溶液浓缩至2.4体积，并在38℃下用庚烷(0.1体积)中的1mol％PIPA种晶种。在38℃下将混合物搅动30分钟，在2小时内的过程中冷却至20℃，并且在该温度下搅动30分钟。在经3小时的过程中添加庚烷(5.6体积)并且将混合物搅动30分钟。将混合物过滤并在过滤器/干燥器上干燥。将滤饼用庚烷:甲苯(7:3，2个总体积)洗涤一次，并用庚烷(2体积)洗涤一次。将PIPA以88％产率分离(具有98.0wt％含量测定且≥98.0LC面积％)。

美卡奥美坎替二盐酸水合物的制备：制备美卡奥美坎替二盐酸水合物的先前方法涉及一种简略方法，通过该程序将美卡奥美坎替制备为在THF中的溶液，且随后将溶剂交换为异丙醇。然而，考虑到在20℃下美卡奥美坎替在异丙醇中的溶解度约为10mg/mL，并且在溶剂交换结束时异丙醇的总体积，在溶剂交换结束时有95％的材料不在溶液中，导致形成难以或不可能搅拌的浆液。一旦由于不良传质而形成了这种浆液，就不能再进行蒸馏，在浆液中留下的THF水平高于过程质量控制(IPC)规格，例如高于或等于1GC面积％。实际上，由于必须再次填充异丙醇直到混合物可以被搅拌，然后进行额外的蒸馏和残留THF的分析，这导致了制造的延迟。此外，考虑到在蒸馏结束时可变量的异丙醇以及在过滤时溶剂比率(异丙醇/水)对母液损失的影响，异丙醇和水的比率必须使用过程质量控制进行验证。

考虑到先前报道的简略方法所带来的挑战，如本文所披露，已经开发了美卡奥美坎替游离碱的分离(参见方案9)。在乙腈和THF中形成美卡奥美坎替之后，添加水并且使美卡奥美坎替游离碱分离(例如经由结晶)。晶体附聚体经历快速过滤并干燥。然后在盐酸的存在下将美卡奥美坎替游离碱溶解在异丙醇和水中，以制备美卡奥美坎替二盐酸水合物。使用这种改进的程序，避免了具有挑战性的溶剂交换，而且无需测量异丙醇和水的比例，因为在盐形成步骤开始时将已知量的两种溶剂都添加到了结晶的美卡奥美坎替游离碱中。

方案9

因此，本文提供了经由将PIPA、PCAR和三烷基胺(例如三乙胺或二异丙基乙胺)在乙腈和THF中混合以形成美卡奥美坎替来制备美卡奥美坎替二盐酸水合物的方法。将美卡奥美坎替作为游离碱分离出，然后与在异丙醇和水中的2至3摩尔当量的盐酸混合，以形成美卡奥美坎替二盐酸水合物，该美卡奥美坎替二盐酸水合物可以任选地从异丙醇和水中结晶。可以通过添加水并过滤，经由结晶来进行美卡奥美坎替游离碱的分离。PIPA和PCAR可以如上所披露而制备。

在一些实施例中，将PIPA(2.1kg，1当量)填充至反应器，之后填充PCAR(1.1当量)，然后填充THF(2.5V)以及最后填充乙腈(2.5V)。向所得浆液中添加N,N-二异丙基乙胺(1.2当量)，并且将该批料加热到55℃持续16小时。然后经15分钟添加水(5V)，并且将美卡奥美坎替游离碱晶种(0.05当量)填充至反应器。将该批料搅动15分钟并且经3小时添加水(10V)。将该批料经1小时冷却至20℃并过滤。将滤饼用3:1的水:乙腈(3V)洗涤，然后用乙腈(3x 3V)洗涤。将滤饼在过滤器/干燥器中干燥。将美卡奥美坎替游离碱作为固体以80％产率分离(具有99.9LC面积％和99.3wt％含量测定)。

将美卡奥美坎替游离碱(2.6kg，1当量)填充至反应器，然后填充2-丙醇(2.6V)和水(1.53V)。然后将该批料加热至45℃。以保持批料温度低于60℃的速率添加6M HCl水溶液(2.2当量)。将该批料加热至60℃持续30分钟并且在60℃下过滤到清洁的反应器中。将原始容器用异丙醇:水的混合物(1:1，总共0.1体积)冲洗，并将冲洗液添加至反应混合物。将该溶液冷却至45℃并将美卡奥美坎替二盐酸水合物晶种(0.05或0.03当量)在异丙醇(0.14或0.1V)中的浆液填充至反应器。将悬浮液搅动1小时。经2小时将异丙醇(3.68V)填充至反应器。经1小时将混合物加热至55℃，并在该温度下保持30分钟。将混合物经1小时冷却至45℃。将该混合物搅动2小时，并且然后经3小时将异丙醇(7.37V)添加至反应器。将混合物搅动1小时，并且然后经2小时冷却至20℃。将混合物湿磨直至满足d90规格(例如≤110μm)并将悬浮液进行过滤。将湿滤饼用异丙醇:水(95:5，2V)洗涤两次。将湿滤饼在真空下干燥，直到异丙醇水平低于1000ppm。如果需要，可任选地使用例如湿润的氮气流将滤饼再水合，直到固体的水含量在3.0wt％和4.2wt％之间。如果材料不符合规格，可以对其进行重结晶。将美卡奥美坎替二盐酸水合物作为固体以91.3％产率分离(具有99.96LC面积％和100.1wt％含量测定)。

使用连续制造制备美卡奥美坎替二盐酸水合物：本文提供了使用连续制造方法来制备美卡奥美坎替二盐酸水合物的方法。一般合成程序在以下方案10中概述。

方案10

100g演示运行情况

因此，本文提供了用于制备美卡奥美坎替二盐酸水合物的方法，该方法包括将PIPA、三光气和三烷基胺在乙腈和四氢呋喃中混合，以形成PIPA异氰酸酯；将PIPA异氰酸酯和APYR混合，以形成美卡奥美坎替游离碱；并且将美卡奥美坎替游离碱与在异丙醇和水中的2至3摩尔当量的盐酸混合，以形成美卡奥美坎替二盐酸水合物。PIPA、三光气和三烷基胺(例如三乙胺或二异丙基乙胺)的反应可以经由使用微混合器和反应环的连续制造来进行。PIPA异氰酸酯和APYR的反应可以经由使用Y混合器和反应环的连续制造来进行。PIPA和/或APYR可以如上所描述进行制备。

在一些实施例中，将连续制造如下进行。向3-颈1L烧瓶中添加乙腈(471mL)，然后添加PIPA(100.09g，374mmol)，并将混合物搅拌直至固体溶解。添加二异丙基乙胺(135ml，770mmol)，并将混合物搅拌直到均质。向单独的3-颈1L烧瓶中添加THF(620mL)，然后添加三光气(39.3g，131mmol)，并将混合物搅拌直至固体溶解。向单独的3颈1L烧瓶中添加乙腈(598mL)然后添加APYR(47.3g,431mmol)。将混合物搅拌直至固体溶解。将烧瓶附接至爱莎(Asia)注射泵。PIPA/二异丙基乙胺溶液的流量以1.2mL/min(1.00当量PIPA)开始，且三光气溶液流量以1.16mL/min(光气1.05当量)开始。将工艺流通过微混合器混合，然后穿过3mL反应环。通过ReactIR监测PIPA向相应的异氰酸酯的转化。几乎立即达到稳态。

APYR溶液的流量以1.18mL/min(1.15当量)开始。PIPA异氰酸酯流和APYR流在Y混合器中接合并穿过51mL反应环设备(例如，三环系统，其中第一环具有10mL的体积，第二环具有25mL，并且第三环具有16mL)。使反应流穿过ReactIR流动吸收池以监测反应进程，并收集在含有MeOH(100mL)的容器中。该设置连续运行5.5小时，以提供大约1.3L的反应产物溶液。

在一些情况下，将产物溶液转移至2L反应容器中并浓缩至大约350mL的体积。添加异丙醇(300mL)并将混合物浓缩至350mL的体积。将该最后的操作重复3次。

在最后一次蒸馏后，将容器中回填氮气并添加另外的300mL异丙醇，然后添加125mL水。将夹套温度设置为50℃，并且缓慢添加6M HCl(82mL)。将夹套温度降至45℃，并且添加异丙醇:水(1:1)(50mL)的溶液。将该结晶用另外悬浮在15mL异丙醇中的5g美卡奥美坎替二盐酸水合物种晶种，然后在45℃下保持1小时。将异丙醇(227mL)添加至混合物中，并且将温度升至55℃持续1小时。夹套温度设置为45℃，并且将混合物搅拌大约16小时。经90分钟添加异丙醇(670mL)。将夹套温度降至20℃并且将混合物搅拌持续2小时。过滤浆液，并将滤饼用800mL异丙醇:水(95:5)洗涤。将滤饼在真空下干燥。将美卡奥美坎替二盐酸水合物以93.5％产率(99.09g)分离(具有99.17wt％和99.7％LCAP纯度)。

在一些情况下，向反应混合物中添加异丙醇(315mL)和水(125mL)。将混合物加热至50℃并添加6M盐酸水溶液(82mL)。将该溶液冷却至45℃并添加美卡奥美坎替二盐酸水合物晶种(5g)在异丙醇:水(1:1，50mL)中的浆液。在45℃下将悬浮液搅动1小时。添加异丙醇(227mL)并将混合物加热至55℃持续1小时。将悬浮液冷却至45℃并搅动16小时。经90分钟添加异丙醇(670mL)。将混合物冷却至20℃并搅动两小时。过滤浆液并且将滤饼用95:5的异丙醇:水的溶液(800mL)洗涤。将滤饼在过滤器/干燥器上干燥。将美卡奥美坎替二盐酸水合物以93.5％产率(99.1g)分离(具有99.17wt％含量测定和99.7LC面积％)。

本文披露的许多方法包括所述作为任选的步骤。在一些情况下，不进行任选的步骤。在其他情况下，进行任选的步骤。