摘 要
連續(xù)流合成是快速發(fā)展的一門技術。它不僅改變了化學的合成方式,也改變了化學工業(yè)生產的方法。
西班牙馬德里圣巴勃羅-CEU大學的藥學院化學與生物化學系Gema Domínguez教授團隊,憑著多年連續(xù)流化學的經(jīng)驗,匯總了從三元環(huán)到六元環(huán),環(huán)加成反應在連續(xù)流技術體系下的最新研究進展。
書接上文,讓小編帶你繼續(xù)關注的五元環(huán)、六元環(huán)的連續(xù)流研究進展。
最新研究案例分享
3.1
碳環(huán)化合物:[3+2]環(huán)加成反應
更高的收率和生產效率:以異戊烯和甲基苯乙烯[3+2]環(huán)加成反應為例,作者比較了在微反應器中和釜式生產工藝的比較。
使用固體酸負載的催化劑(Filtor-24),替代傳統(tǒng)硫酸水溶液并用于微反應系統(tǒng),相比較于釜式生產獲得了更高的收率以及5倍的生產效率。
3.2
反應碳環(huán)化合物:Pauson-Khand反應
安全、穩(wěn)定、可拓展:Pauson-Khand反應是炔烴、烯烴和一氧化碳的[2+2+1]環(huán)加成反應并生成環(huán)戊烯酮。
實驗團隊使用炔烴和六羰基鈷的絡合物,通過質量流量計將一氧化碳進入高溫不銹鋼盤管中反應,獲得了良好的收率。并以克級進行了放大,證明了該過程的穩(wěn)定性以及可擴展性。
該連續(xù)流工藝相比較釜式生成工藝而言,這是一種快速可拓展的合成方法,并且一氧化碳的使用更加安全可控。
3.3
含氮雜環(huán):Huisgen反應
案例1:Huisgen在60年代報道的1,3-偶極環(huán)加成反應經(jīng)歷了巨大的發(fā)展。Huisgen反應與熱逃逸和延遲放熱有關,特別是與含氮偶極子有關,因此特別適用于連續(xù)流方法。
帶有單個氮原子的五元環(huán)可以在流動微反應器內由不穩(wěn)定的甲亞胺葉立德和偶極單體產生。
Ley團隊使用TFA或者TMSCF3來產生反應性的偶極子,并通過金屬負載的固定床以良好的收率獲得最終的產物。
案例2:Huisgen反應其出色的兼容性,CuAAC已經(jīng)成為點擊化學最佳的定義,并為三氮唑化學實現(xiàn)令人難以置信的應用鋪平了道路。
Organ和Maguire團隊報告了一種重氮化、疊氮化和[3+2]偶極環(huán)加成三步全連續(xù)的工藝。
在最后的步驟中,作者研究了CuAAC與幾種炔烴反應,以及與丙二腈或者1,3-環(huán)己二酮作為親偶體的[3+2]環(huán)加成反應。在28min的總停留時間內,以良好至優(yōu)異的收率合成了一組21種不同的三氮唑。
3.5
含氧五元環(huán)
更高收率:Hashimoto及其同事報道了一種分子間羰基葉立德環(huán)加成反應生成雙環(huán)呋喃。
圖12.多相對映選擇性環(huán)加成到雙環(huán)呋喃骨架上
2-重氮-3,6-二酮酯與苯乙烯之間的環(huán)加成反應,以高產量以及選擇性(97%ee)的獲得對應的產物。而使用釜式生產工藝只能獲得較低的收率69%。
4.1
Diels-Alder 反應
連續(xù)流比釜式生產工藝快3倍:Diels-Alder 反應無疑是有機化學中強大的轉變之一,它是許多天然產物、原料藥和農用化學品合成的關鍵步驟。
連續(xù)流技術中的工藝參數(shù)強化,使得Diels-Alder 反應得到了拓展。
圖13. 異構二烯烷和馬來酐的Diels-Alder反應
Ley和同事使用Corning流動反應器,在60℃下進行異構二烯烷和馬來酐的Diels-Alder反應,獲得93%的轉化率和98%的收率,流速為2.73 g/min,該方案比釜式生產工藝快3倍。
此外,還有一個例子是Baxendale和同事使用Corning流動反應器進行Baylis-Hillman反應、酰化、熱促消除和Diels-Alder環(huán)加成反應的序列,以獲得所需的環(huán)己烯,產率為23 g/h。
實驗結論
Gema Domínguez教授團隊匯總了連續(xù)流反應器技術研究領域的最新進展,特別是在三元環(huán)到四元環(huán)環(huán)加成反應中的應用:
環(huán)加成挑戰(zhàn):
環(huán)加成是一種構建碳環(huán)和雜環(huán)的常用方法,但是由于使用了危險的試劑以及氣體參與或產生,使得該反應往往收率較低難以放大。
連續(xù)流技術優(yōu)勢:
在連續(xù)流技術的優(yōu)勢助力下環(huán)加成反應的性能得到了顯著提升:
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