Resolución racémica

Un dos nosos clientes enviounos unha petición para o desenvolvemento dun método de resolución do racemato dun candidato preclínico prometedor. As características máis destacables do produto eran un grupo arilo introducido a través dun acoplamento organometálico e un grupo dimetilamino introducido mediante a aminación redutora dunha cetona. O composto presentaba un centro quiral nesa posición, e os ensaios de actividade preliminares mostraban que o enantiómero S presentaba unha actividade superior ao R. A quiralidade era polo tanto una cuestión crítica.

Proporcionáronsenos detalles dunha ruta de síntese directa en dúas etapas xunto cos building blocks para o acoplamento. Estábase desenvolvendo un método de síntese enantioselectiva para o producto, pero era necesaria unha resolución clásica do racemato para cubrir aspectos da propiedade intelectual e permitir unha entrega máis rápida de lotes multigramo de composto enantioméricamente puro con vistas a futuros ensaios.

Consideramos tres posibles aproximacións ao problema: Alternativa 1, resolución do composto final; Alternativa 2, resolución da dimetilamina intermedia xerada antes da reacción de acoplamento; e Alternativa 3, resolución doutra amina intermedia apropiada para a preparación do composto final.

Cada unha das alternativas tiña vantaxes e desvantaxes. A Alternativa 1 sería máis rápida dado que a ruta estaba establecida e o cliente desenvolvera xa un método de HPLC quiral. Non entanto, as alternativas 2 e 3 permitirían a introdución dun building block caro nunha etapa máis avanzada, reducindo polo tanto custos, pero había que probar varias etapas de síntese e desenvolver métodos de HPLC quiral.

Empezamos explorando a Alternativa 1. Primeiro, levamos a cabo unha optimización rápida do axustamento mentres se incrementaba a escala da reacción para dar gramos. A aminación redutora posterior conduciu ao produto desexado en cantidades suficientes para o estudo de resolución. Aplicando os principios habituais de Deseño de Experimentos (DoE), deseñamos un screening en paralelo usando tres disolventes e cinco axentes de resolución habituais de baixo custo baixo condicións estándar.

Dos quince resultados en paralelo, nove non mostraron cristais. Nos restantes seis experimentos, illáronse cristais e determináronse os excesos enantioméricos (ee) mediante un método de HPLC quiral. O resultado era prometedor, cun 73% de ee; aínda que non era espectacular constituía un bo punto de partida.

Unha cristalización adicional da mestura enriquecida permitiunos preparar o composto final cun ee superior ao 99%. Cando comparamos o enantiómero illado con algunhas mostras do enantiómero máis activo obtidas mediante HPLC quiral preparativo, resultou que separáramos o enantiómero incorrecto. Executouse de novo a resolución usando o enantiómero do axente de resolución, e comprobouse que os resultados obtidos do ee e a identidade do produto eran correctos.

Aínda que estes resultados eran excelentes e se obtiveron en poucas semanas, proseguimos coas outras dúas alternativas tendo en mente que ambas as dúas podían reducir o custo do proxecto e reducir a cantidade de masa que se introducía na resolución.

As alternativas 2 e 3 implicaban intercambiar os pasos de síntese, realizando a aminación redutora primeiro. A aminación redutora do material de partida con dimetilamina presentou numerosos problemas. A reacción non se completaba e esixía condicións de reacción enérxicas e tempos longos. Probáronse condicións de microondas para acelerar a reacción e obter polo menos a suficiente cantidade de produto para o screening de resolución. Non entanto, o desenvolvemento do método de HPLC quiral tamén foi problemático, e cando se ensaiaron as mostras resultantes do screening os resultados foron desalentadores. Obviamente a Alternativa 2 quedou relegada ao esquecemento.

Simultaneamente traballárase na Alternativa 3, que implicaba a aminación redutora cunha amina protexida para dar un produto apropiado para a resolución. A aminación redutora levouse a cabo nunha escala multigramo con excelentes rendementos e boas purezas. O método de HPLC quiral desenvolveuse con rapidez e fíxose o screening de resolución da amina protexida. Considerando os resultados da Alternativa 1, escollemos só un disolvente e o grupo de axentes de resolución ampliouse ata oito.

Dos oitos experimentos en paralelo só en dous non se obtiveron. Illáronse os seis cristais restantes da disolución e ensaiáronse por HPLC quiral. Só un resultado era prometedor, cun ee do 94%. Unha segunda cristalización permitiu enriquecer a mestura e obter produto cun ee superior ao 99%. Este enantiómero puro someteuse a unha secuencia de catro reaccións para dar o produto final cun rendemento do 25% e un ee superior ao 99%.

A secuencia final de catro reaccións dende a amina resolta ata o produto final era demasiado longa, así que introducimos un pequeno cambio na secuencia. Deste xeito puidemos reducir a ruta nun paso e o produto final obtívose nun 68% de rendemento e un ee >99%. Aplicamos principios de DoE, técnicas de paralelización e as nosas habilidades analíticas ao problema e ofrecemos ao cliente non unha, senón dúas solucións cun abano máis amplo de condicións no que poder escoller. Máis aínda, o desenvolvemento do método clásico de resolución deu resposta a unha serie de problemas de propiedade intelectual que podían presentarse durante a fase regulamentaria e axudou a bloquear posibles desafíos de competidores.