二硫代氨基甲酸盐去除多种金属残留

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在药品工艺研发中,终产品必须符合严格的纯度要求,杂质含量往往要低于一定的标准。药物合成中越来越多地使用有机金属试剂和均相催化剂,使得去除终产品中痕量金属残留成为必要过程。非均相催化的金属催化剂可以通过简单地过滤方式去除,而均相金属催化剂在体系中溶解度好,去除难度相对更高。工艺生产中常使用的萃取和结晶纯化方法对于有效去除金属残留并不总能成功,实验室中常用的色谱纯化法对于工艺开发来说过于昂贵而且耗时较多。

Gallagher小组使用Cu催化的Ullmann反应合成关键中间体3时,在小量规模下,反应结束后使体系暴露于空气中,其中的Cu离子被氧化成Cu²+,再用EDTA洗涤即可方便地去除Cu离子。但放大至15克规模时,这样的处理方法就不能满足需求,而且会产生氧化偶联副产物4

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尝试硫硅胶、KOH、Na₂S等方法去除Cu离子,但效果并不明显。

把水处理工业中用于除去重金属的二硫代氨基甲酸盐(NaDMDTC、NaDEDTC、APDTC)加入体系中,立即析出的深色固体沉淀,过滤后有机物中Cu离子浓度由3600 ppm降至100 ppm以下,且无分解产物产生,副产物4也未增加。把处理规模应用于156公斤的反应体系,使用优化后的条件:体系中加入相当于Cu试剂2.2当量的APDTC固体,搅拌后30°C下使用1 μm的polish filter过滤去除固体,有机相中Cu离子可降至3 ppm (Org. Process Res. Dev201519, 1369−1373)。

NaDMDTC、NaDEDTC和APDTC均是在空气中稳定的固体,而且水溶性很好,可方便地与有机物体系进行分离,而且NaDEDTC 和 APDTC的Ames测试为阴性,不会引入基因毒杂质。需要注意的是,这些二硫代氨基甲酸盐在pH值>7的体系中稳定存在,而在低pH值体系中会分解形成CS₂和母体胺。

作者通过更多实验表明 APDTC 和NaDEDTC去除金属残留的能力非常强。对于不同有机溶剂中的多种类型金属(如Pd、Cu、Al、Fe、Ni、Ru、Rh)或者不同价态的同一种金属(Pd⁰,Pdᴵᴵ;Rh⁰,Rhᴵᴵ),APDTC都能够很好的去除(从4000 ppm降至10 ppm以下),对Co(acac)₂和RhCl(PPh₃)₃的作用效果稍差。

NaDEDTC的作用效果与APDTC相近。

金属试剂配体几乎不影响二硫代氨基甲酸盐发挥作用:Ullmann反应中使用的二胺配体不影响APDTC与Cu离子形成复合物;常与Pd配位的dppf(含有金属Fe)也可以被APDTC有效去除,使用PdII(dppf)Cl₂的体系经过APDTC的处理,Pd与Fe可同时被将至10 ppm 以下。

APDTC在Pd催化的硼酯化反应、{attr}3223{/attr}反应、Pd和Cu催化的Sonogashira偶联、Ru和Fe催化的不对称氢化、DIBAL-H还原反应实例中,去除金属残留的表现依然优秀:

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参考文献:
William P. Gallagher*, Anh Vo, Dithiocarbamates: Reagents for the Removal of Transition Metals from Organic Reaction MediaOrg. Process Res. Dev. 201519, 1369−1373.


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