陆续流技术与现代光化学的融合催生了无数的新的利用场景,在反映选择性、过程安全性、可持续性和可扩大性方面的改进展示出化学合成的新机缘。 相对于热化学反映,光化学反映通过单一的可见光、紫表光照射便可在室温或者低温下实现,预防了热化学过程中为凌驾反映能垒而要求的刻薄反映前提。对于一些拥有多反映位点的复猿辗视,利用光化学技术,拔取分歧的光波长,能够选择性的产生特定基团的反映而无需进行基团;。
由于光化学反映通过吸收光子引发,因而光反映器内均匀的光强散布是获得高选择性、高收率以及高反映快率的沉要前提。然而,在传统釜式反映器中进行的光化学反映,随着光程的耽搁,光强会出现指数级的衰减,出现靠近光源的处所过度照射,而远离光源的得不到充分照射,光照极不均匀很大水平上影响了光化学反映的选择性与反映效能。
使用微反映技术对光化学转化进行有效的过程强化,逐步引起了学术界和工业界确把稳。微反映器亚毫米级的特点尺杜纂光可穿透的距离相吻合,使得反映器内光强散布的均匀性获得极大的提升,有利于提高光化学反映的选择性及收率。与间歇式光反映器相比,光化学微反映器还拥有性质安全性、比表表积大、混合效能高、热量传递快率快、工艺急剧放大蹬着势。
传统氟化反映面对的问题
氟原子已被证实能够提高药物分子的代谢不变型,加强药效,以及对其他物理化学性质的调节。若何高效且安全地构建碳氟键始终是科研领域的热点问题,陆续流反映技术和光化学反映技术的结合为钻研者们提供了一条新的思路。
常见的氟化反映涉及烯烃加成反映(氟化氢-吡啶络合物);沉氮化合物转化(α-氨基酸沉氮化造备氟代物、Balz-Schiemann反映、Sandmeyer反映);亲核氟代反映(环氧开环合成氟化物、DAST、氟代试剂之四氟化硫、磺酸酯参加的氟化反映、脱硫氟代反映、脱氧氟化反映、SulfoxFluor);亲电氟代反映(α-氟代羰基化合物的合成、芳环的亲电氟代反映、有机金属化合物的氟代反映);亲核三氟甲基化反映(Burton三氟甲基化、Amii三氟甲基化)等。
传统氟化反映在有机合成中固然宽泛利用,但也面对着一系列问题,重要蕴含以下几点:
反映前提刻薄:很多氟化反映必要在高温、高压或前提下进行,不仅增长了操作的复杂性,还对设备提出更高的要求,提高了出产成本。
氟化试剂的危险性:常用的氟化试剂如氟气(F?)、氟化氢(HF)等拥有高毒性、强侵蚀性和易燃性,对操作人员的健全组成严沉威胁,安全风险高。
反映选择性和收率低:传统氟化反映选择性难节造,导致产品复杂,收率低,不仅增长了分离纯化的难度,也降低了原料的利用率。
环境传染:氟化反映过程中可能产生有害的副产品和拔除物,对环境造成传染。
陆续流+光化学的破局之路
陆续流技术和光化学反映技术的结合为钻研者们提供了一条新的思路。
安全性提高:陆续流技术允许氟化反映在更幼的反映器中进行,削减了危险化学品的存储量,从而降低了安全风险。此表,陆续流系统能够更好地节造反映前提,削减副反映和危险废料的产生。
反映效能提升:陆续流反映器通常拥有更高的传质和传热效能,这有助于提高反映快率和选择性,同时削减反映功夫。
自动化水平高:陆续氟化反映易于实现自动化节造,能够精确调节反映参数,如温度、压力、流快等,从而提高反映的一致性和可沉复性。
环境敦睦:陆续氟化反映通D芄幌骷醴狭喜,提高原料利用率,切合绿色化学的准则。
矫捷性强:陆续流系统能够轻松实现多步反映的串联,提高合功效能,同时便于集成其他化学过程,如分离和纯化。
经济性:固然初期投资可能高于传统间歇式反映,但持久来看,陆续氟化反映通过提逾越产效能和削减废料处置成本,可能拥有更好的经济效益。
利用案例
由辉瑞和合全药业组成的钻研团队开发了一种陆续光化学脱羧氟化反映过程,以立体选择性地构建氟原子取代的哌啶结构单元。充分利用高通量尝试进行工艺筛选,当使用2当量Selectfluor作为氟化剂,在增长4当量的2,6-二甲基吡啶作为碱时,反映了局相对较好。为了满足大于400 g出产量,最大限度地削减安全性问题和副反映,进一步利用陆续流系统对反映进行优化。在持液体积10 mL的陆续管式反映器中使用波长460 nm的LED光源,在8 min的停顿功夫里获得所需的非对映异构体。陆续出产模式使得后续反映放大变得极度容易,超过100 g的物料通过手性色谱法纯化后用于后续步骤,产率为42%。
结语
随着化学合成领域对高效、安全和绿色工艺的不休钻营,陆续流技术与光化学反映的结合正展示出巨大的发展潜力。这种创新的融合不仅在尝试室钻研中获得了显著成就,更在工业出产中展示出辽阔的利用远景。通过优化反映前提、提高选择性和收率,陆续流光化学反映为解决传统氟化反映中的诸多挑战提供了全新的思路和解决规划。将来,随着技术的进一步成熟和利用的不休拓展,陆续流光化学反映有望在更多领域实现突破,为化工、造药以及其他有关行业带来更多创新机缘。
参考文件:10.1021/acs.oprd.4c00139