Pfizer总结在JMC最新发文 | 药物化学家必备的全套实用结晶指南，告别柱层析！

药物合成放大过程中，样品需要从毫克级快速放大，反复过柱会耗费大量时间、原料。通过直接滴加结晶（direct‑drop crystallization），同时覆盖重浆、重结晶纯化方式，利用反溶剂调节溶解度，从反应粗液直接分离产物，减少柱层析依赖，实现药物分子快速放大制备。

直接滴加结晶

不做传统萃取后处理，直接在粗反应混合液中通过反溶剂诱导产物结晶析出。若结晶失败，反应体系不会被破坏，样品依旧可以回到常规萃取‑过柱流程，仅消耗少量时间。

优势：快速分离产物；结晶固体纯度往往优于柱层析；小试结果直接预判放大可行性；失败不破坏样品。

基础条件：①产物常温状态是固体（析出固体≠得到晶体）；②产物室温在至少一种溶剂中溶解度有限，溶解度小于 10 mg/mL。

溶解度相图

体系分为不饱和区、饱和、过饱和区。升温提高溶解度，降温制造过饱和引发成核结晶。实验室易缺少控温设备，加入反溶剂是更实用制造过饱和的手段。

六大直接滴加结晶实操路径

根据反应溶剂是否和水互溶，划分两大类体系。水互溶溶剂包含乙腈、DMF、DMSO、THF、甲醇、丙酮，水不互溶溶剂包含乙酸乙酯、甲基叔丁基醚、甲苯、2‑MeTHF 等。

水可互溶溶剂

其中，Aq 是将反应混合物加入H2O，i-Aq是将H2O加入反应混合物。

Aq 路径

将反应液滴入H2O。小试取 2 mL H2O搅拌，把粗反应液以 0.1 mL 梯度逐步滴入H2O中。一旦出现油层、凝胶、乳化现象，该路径无法进行。若产生固体浆料，过滤，使用 80:20 水‑有机混合溶剂洗涤，用 LCMS 同时检测固体与母液纯度。

优缺点：该方法操作快，但是瞬间产生极高过饱和度，很容易出油，成功率偏低。

i‑Aq 反相水路径

把H2O滴入反应液。取 0.5 mL 粗反应液搅拌，逐滴滴加H2O，密切观察浊点。滴加累计 1 mL H2O仍然无固体析出，代表 Aq/i‑Aq 两条基础路径基本无法进行，直接走常规萃取。若看到浊点立刻停止加水，浆料老化 1‑2 分钟，继续补加水至 2 mL，过滤洗涤，检测固体、母液纯度。

优点：相比 Aq 路径，反相加反溶剂过饱和生成更加平缓，可控性更好。

水可互溶溶剂进阶方法

如果 Aq、i‑Aq 全部失败，但该反应需要反复放大，柱层析代价过高，就进行 Blend 系列流程。

Blend 流程

①解析粗反应体系；

②简化反应液：过滤除去不溶固体，浓缩体系至小于 20 V，蒸馏去除低沸点溶剂、挥发性有机碱，调节 pH；

③调节反应温度：制备三份简化后反应液，分别为 0oC低温、室温、50oC高温；同步配置对应温度的纯水、1:1 水‑乙腈混合储备液；

④三份反应液先在 Aq/i‑Aq 测试，不成功再进行 Blend（反应液滴入 1:1 水‑有机溶剂混合液）与 i‑Blend（1:1 混合溶剂滴入反应液）。采用 1:1 水‑有机混合溶剂替代，能够缓和过饱和程度，减少出油凝胶问题，同时配合冷热温度调节产物溶解度。如果全部路径均失败，可进一步采用晶种结晶等方式。

水不互溶溶剂

首选，明确目标产物是固体。进行操作前，第一步必须先做水相后处理，除去无机盐与水溶性杂质，有机相充分干燥，残留水分会严重抑制结晶。

Org 路径

与 Aq 的流程类似，将粗有机反应液梯度滴入多种反溶剂（庚烷、甲苯、MTBE 等）。每个反溶剂条件中加入 2.0 mL反溶剂，再按 0.1 mL 的增量逐步加入反应液，直到累计加入 0.5 mL反应液。形成固体浆料后进行过滤、洗涤和纯度检测。

i‑Org 路径

将各类反溶剂逐滴滴加到反应液内部，按每次 0.1 mL 逐滴加入反溶剂。看到浊点立刻停止加反溶剂，浆料老化 1‑2 分钟，继续补加反溶剂至 2 mL，过滤洗涤，检测固体、母液纯度。

结晶固体的进一步纯化

重浆与重结晶

若直接滴加结晶拿到的固体纯度达不到要求，优先使用重浆、重结晶替代柱层析。

重浆（reslurry）

固体不完全溶解，溶剂浸泡搅拌后过滤。

优缺点：物料消耗少、不容易出油，适合高通量小试筛选。但不一定可以完全清除所有杂质，适合拿到够用纯度产物继续推进下游。

重结晶（recrystallization）

固体全部溶解，再降温析出晶体。

优缺点：除杂能力强，晶型控制效果好。但物料消耗大，易发生油析粘壁，部分体系需要晶种诱导，适合需要极高纯度的样品。

溶剂快速筛选技巧

根据反相 LCMS 色谱保留时间，把杂质、产物分为极性（水易溶）、中等极性、非极性（有机溶剂易溶）三类。根据杂质极性来挑选重浆溶剂，定向让杂质溶解进入母液，目标产物依旧保持固体。

使用 14 种纯溶剂和 4 种水/有机溶剂混合体系，筛选出效果最优的溶剂条件放大。候选溶剂包含甲醇、异丙醇、乙腈、乙酸乙酯、MTBE、甲苯、庚烷、水以及各类水‑有机混合体系。

正式重结晶

①逐步升温测定澄清点，温度高于澄清点 5‑10oC，保证样品全部溶解；

②分步降温，每次下降 5‑10oC，在亚稳区间（metastable zone）停留数分钟，等待自发成核；

③肉眼刚看到固体（浊点），进行老化，继续分步降温至室温，过滤洗涤。

应用实例

酚类底物的溴代反应（i‑Aq 路径）

小试测试，经 i‑Aq 路径，水滴加入反应液实现可控结晶，体积比例可以直接平移放大。

100 g 规模：进行小幅优化，析晶完成后浆料冷却至 10 oC长时间老化再过滤，最终收率 74%，纯度 98%，全程不用柱层析。

硝化‑SNAr 串联反应（Blend 路径）

反应规模大于 5 g 后，柱层析很难除去环丁砜。除去不溶碳酸钾后经 Blend 流程，筛选得到 2:1 水‑乙腈作为反溶剂混合液，后续补加水进一步压低溶解度。

12 g 规模：55% 收率得到 97% 纯度结晶固体。虽整体体系体积偏大，不适合长期工业化，但完全规避柱层析，满足早期项目快速放大。