结核病每年仍在上百万人的身体里夺走生命。多药耐药结核病的出现,让情况更加严峻。2012年,强生公司研发的贝达喹啉在美国获批上市,成为近五十年来第一个全新的抗结核药物,也是首个被批准用于治疗多药耐药结核病的新药。2016年,贝达啉正式进入中国市场。
但一个现实问题是:一个疗程的贝达喹啉至今仍需要6万多元人民币,对很多普通家庭来说难以承担。
成本高的重要原因之一,是合成路线的收率不够理想。上海交通大学张万斌、高峰团队的一项发明专利申请,提出了一种新的催化体系,将贝达喹啉关键中间体的不对称合成收率从目前报道的最高30%提升到了62%,对映选择性超过99%。该成果以120万元+1%股权对应现金价值的方式,通过完成人实施进行转化。
贝达啉的分子结构中有两个连续的手性碳中心,四个光学异构体中只有(1R,2S)构型有药用活性。在化学合成中,一步构建连续手性中心本身就是高难度操作——不仅要控制每个手性中心的构型,还要控制两个手性中心之间的相对关系(非对映选择性)。
强生公司2004年开发的第一条工业合成路线沿用至今。那条路线的核心步骤是:6-溴-3-苄基-2-甲氧基喹在-72℃至-78℃的低温下,经二异丙基氨基锂(LDA)脱质子后,与3-二甲胺基-1-萘基-1-丙酮发生加成反应,得到四种光学异构体的混合物,再经手性拆分剂拆分得到目标产物。这条路线的总收率只有7-9%,大部分原料在过程中变成了无用的异构体副产物。
后续有学术团队尝试分步构建两个手性中心——先不对称催化构建第一个,再不对称合成构建第二个。路线更长、步骤更多、成本更高。南非研究团队2020年的工作将非对映选择性提高到了9:1,但收率仍未明显改善。强生团队的Jamison等人2022年引入流体化学提高了收率,但仍然没有实现不对称合成。
上海交通大学团队的思路是:既然现有的双金属协同催化体系已经实现了高立体选择性(99.5% ee和16:1 dr),但收率偏低,那能不能通过配体设计进一步提高收率?
通过密度泛函理论(DFT)计算,团队发现加成反应的产物前体在体系中以离子对的形式存在。在原有的双金属催化体系中加入非手性二级胺配体,在正丁基锂的作用下形成氨基锂,与手性氨基醇锂形成螯合配体。这种螯合配体能够稳定反应中间体,提高反应的平衡常数,促使加成反应向正向移动。
简单来说,就是在原来已经能控制立体选择性的催化体系里,额外加了一把"锁"——螯合配体把反应中间体固定在一个更稳定的构型上,让更多原料能够转化成目标产物,同时不损失立体选择性。
最终的结果是:(1R,2S)-贝达喹啉的收率达到62%,重结晶后对映选择性超过99%。相比现有文献报道的最高30%收率,收率翻倍。
从技术转化的角度看,这项成果距离工业化生产还有一段路。
首先是专利状态——目前仍为发明专利申请,尚未获得授权。对于受让方而言,这意味着技术独占性的法律保障尚不完整,后续的工艺开发和产线投入需要评估授权风险。
其次是工艺放大的工程化验证。实验室条件下的不对称催化反应对温度控制(-78℃至0℃)、无水无氧操作环境、试剂当量比都有严格要求。从克级放大到公斤级乃至吨级,低温反应的热管理、催化剂成本控制、溶剂回收效率都是需要逐一解决的工程问题。
再是成本账。贝达喹的高价格不仅是合成收率的问题,还涉及原料成本、手性催化剂成本、生产规模、专利许可费用等多个因素。62%的收率相比30%确实大幅降低了单位产出的原料消耗,但正丁基锂、手性氨基醇等试剂本身的价格,以及在大规模生产中的稳定性,会直接影响最终的成本改善幅度。
不过从方向上看,这条技术路线的价值是清晰的:贝达喹啉作为多药耐药结核病的核心用药,全球市场的需求是刚性的,降低生产成本意味着让更多低收入地区的患者能够用得上药。120万元+股权的转化定价,对一项尚在申请阶段但已有明确收率提升数据的合成方法专利来说,是一个兼顾了技术价值和产业化风险的务实安排。

















