Ontdek duurzamere alternatieven in het synthese- en API-landschap.
In de afgelopen jaren is er een aanzienlijke toename geweest in de inspanningen om groenere, duurzamere oplosmiddelen in de farmaceutische industrie te verkennen. De belangrijkste factoren die dit belang stimuleren, zijn onder meer wettelijke voorschriften die gericht zijn op het vergroten van de industriële duurzaamheid en de noodzaak om de wereldwijde ecologische voetafdruk te verkleinen. Veel van deze doelstellingen komen overeen met de duurzame ontwikkelingsdoelstellingen (SDG's) van de Verenigde Naties. Oplosmiddelen zijn echter slechts één onderdeel van de levenscyclus van een product. Er moet ook rekening worden gehouden met energie, water, productietijd en verwijdering van het oplosmiddel.
Het synthetiseren van actieve farmaceutische ingrediënten (API's) vereist een reeks complexe chemische reacties en grote hoeveelheden oplosmiddelen. Grote farmaceutische bedrijven kunnen elk tussen de 3.000 en 6.000 ton gevaarlijk afval per jaar produceren, waarbij oplosmiddelen het grootste deel van dit afval per volume voor hun rekening nemen. Verschillende bedrijven hebben methoden ontwikkeld voor het recyclen en terugwinnen van oplosmiddelen. Maar wat zou er gebeuren als bij de allereerste synthesestap groenere oplosmiddelen zouden worden gebruikt? Wat als het proces zou beginnen met een oplosmiddel dat een betere biologische afbreekbaarheid, lagere vluchtigheid en minder toxiciteit heeft, terwijl het toch dezelfde, zo niet betere, opbrengst oplevert?
Inzichten uit de sector: een dialoog over duurzame API-productie
Om de uitdagingen en kansen binnen duurzame API-productie te onderzoeken, spraken we met Dr. Hashim Javaid, IMCD International Technical Manager for Synthesis, en Dr. Cristina Martí, directeur API-verkoop en -strategie bij IMCD Group.
HJ : Experts uit de sector zijn het erover eens dat API-productie aanzienlijk groener zou kunnen worden als milieuoverwegingen vanaf het begin van het proces zouden worden geïntegreerd, in plaats van zich later in het spel te concentreren op het terugwinnen van oplosmiddelen. De keuze van oplosmiddelen is vaak een belangrijke overweging. Opkomende neoterische oplosmiddelen die milieuvriendelijker zijn in vergelijking met veelgebruikte dipolaire aprotische oplosmiddelen zoals DMF, DMac en NMP, zijn steeds interessanter geworden voor onderzoekers.
CM : Veel initiators en een toenemend aantal generieke bedrijven hebben een groene, duurzame agenda. Sommige hebben al opmerkelijke doorbraken bereikt, hoewel de meeste zich nog in de beginfase bevinden. Pfizer heeft bijvoorbeeld een groene route ontwikkeld voor de synthese van pregabaline, waarbij het gebruik van bijna 38 miljoen liter alcoholische organische oplosmiddelen en bijna 2.000 ton grondstoffen op jaarbasis wordt verminderd. Op dezelfde manier heeft GSK een nieuwe reactie op paroxetine aangekondigd, wat leidt tot een proces dat niet alleen groener is, maar ook kostenefficiënter, met bijna twee keer zoveel rendement als conventionele methoden. Wanneer sertralinehydrochloride (ook bekend als Zoloft) op een groenere manier werd gesynthetiseerd, resulteerden de verwijdering van metaalzouten en het gebruik van een Pd/C-katalysator bovendien in een selectiever en milieuvriendelijker proces.
IMCD Greener Solutions
HJ : Duurzame API's beginnen met duurzame reacties. Via het Greener Solvents Seminar van het IMCD bieden we alternatieven voor enkele van de potentieel giftige of milieubelastende oplosmiddelen die tegenwoordig vaak worden gebruikt bij de chemische synthese. Als vervanging voor DMAc, DMF of NMP kunnen bijvoorbeeld opkomende neoterische dipolaire aprotische oplosmiddelen zoals GVL en NBP worden overwogen, of het meer gevestigde DMSO, dat nu nieuwe belangstelling wint als een duurzaam alternatief, met name voor de synthese van peptiden in de vaste fase.
Op dezelfde manier is er in plaats van THF een groeiende belangstelling voor CPME, MeThF en MTHP, die het potentieel hebben om heeft een gunstige invloed op de lithiatiechemie. Hier kunnen reacties worden uitgevoerd bij -20oC versus de traditionele -70oC in THF met weinig rendementsverlies, waardoor het energieverbruik en de verspilling van oplosmiddelen worden verminderd.
De eerste stap naar groene API-productie zou zo eenvoudig kunnen zijn als het verminderen van het aantal reacties en isolaties dat nodig is om een bepaald molecuul te produceren. Minder stappen betekent dat er minder oplosmiddel hoeft te worden teruggewonnen en weggegooid. De tweede stap zou kunnen zijn om vluchtige schadelijke oplosmiddelen en gevaarlijke reagentia te vervangen door stoffen die beter zijn voor het milieu. Erkend wordt dat het groener maken van een proces zelden voldoende is om een fabrikant ervan te overtuigen een bestaand productieproces te wijzigen. De tijd, kosten en wettelijke dossiers die nodig zijn om een bestaand productieproces te veranderen, kunnen ontmoedigend zijn. Als u echter vanaf het begin groenere oplossingen in het API-productieproces inbrengt, kan dit de ontwikkeling van de duurzamere API's van de toekomst stimuleren.
Referenties:
Vervanging van minder geprefereerde dipolaire aprotische en etherische oplosmiddelen in synthetische organische chemie door duurzamere alternatieven
Vervanging van minder geprefereerde dipolaire aprotische en etherische oplosmiddelen in synthetische organische chemie door duurzamere alternatieven
Jordan Andrew, Callum G.J. Hall, Lee R. Thorp en Helen F. Sneddon
Chemische beoordelingen 20 22 122 (6), 6749-6794
DOI: 10.1021/acs.chemrev.1c00672