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康寧認證實驗室:方法學(xué)、全合成及工業(yè)相關(guān)靶標制備的典型實例綜述Ⅱ

來源:康寧反應(yīng)器技術(shù)有限公司 更新時間:2025-07-18 09:30:21 閱讀量:177
導(dǎo)讀:康寧歐洲認證實驗室,來自比利時列日大學(xué) Jean-Christophe M. Monbaliu 教授團隊發(fā)表重要綜述 系統(tǒng)總結(jié)了連續(xù)流動有機磷化學(xué)的最新進展。



研究背景

“Phosphorus mirabilis”,拉丁語意為“奇跡般的光明使者”,這是1669年德國商人Brand在尋找點金石時偶然發(fā)現(xiàn)的白色發(fā)光物質(zhì)——的最初稱謂。

磷,這個與氮同族的非金屬元素,不僅是構(gòu)成生命(如DNA, RNA, ATP及細胞膜磷脂)不可或缺的核心元素,其衍生物更是在現(xiàn)代化學(xué)工業(yè)中扮演著舉足輕重的角色,比如:

  • 農(nóng)用化學(xué)品:約95%的磷用于生產(chǎn)化肥,支撐著全球農(nóng)業(yè)。但磷礦石的不可再生性也引發(fā)了對“磷峰值”和可持續(xù)利用的深切關(guān)注。

  • 醫(yī)藥與材料:從抗HIV藥物、骨質(zhì)疏松治療劑到高血壓藥物,再到著名的Wittig烯化、Arbuzov反應(yīng)、Staudinger反應(yīng)、Mitsunobu反應(yīng)等經(jīng)典反應(yīng)的試劑,以及各種有機金屬配合物的配體,有機磷化合物的身影無處不在。

圖 1多種具有研究價值的天然與合成有機磷化合物化學(xué)結(jié)構(gòu)

康寧歐洲認證實驗室,來自比利時列日大學(xué) Jean-Christophe M. Monbaliu 教授團隊在 European Journal of Organic Chemistry 上發(fā)表了一篇題為 "Continuous Flow Organophosphorus Chemistry" 的重要綜述 (Very Important Paper),系統(tǒng)總結(jié)了連續(xù)流動有機磷化學(xué)的最新進展。

小編從眾多案例中精挑細選,整理出一些經(jīng)典案例,期待與大家共同分享與交流。今天繼續(xù)為大家介紹第二篇章:有機磷化合物的連續(xù)流動合成。

點擊前文回顧: 

第一篇章:有機磷化合物的連續(xù)流動合成

有機磷試劑介導(dǎo)的連續(xù)流動反應(yīng)

本章討論由有機磷衍生物促進的連續(xù)流動反應(yīng)。本節(jié)結(jié)構(gòu)分為四個主要小節(jié),即膦、亞膦酸酯、膦酸酯和膦酸介導(dǎo)的轉(zhuǎn)化反應(yīng)。最后一節(jié)回顧了二苯基膦酰疊氮化物(DPPA)作為疊氮化試劑 在連續(xù)工藝中的制備與應(yīng)用。

01

膦試劑介導(dǎo)的反應(yīng) 

Mitsunobu反應(yīng):Eli Lilly公司報道了利用流動技術(shù)進行Mitsunobu反應(yīng),作為抗抑郁藥氟西汀合成的關(guān)鍵步驟,實現(xiàn)了高效和高產(chǎn)率。

圖11基于Mitsunobu反應(yīng)的氟西汀連續(xù)流生產(chǎn)工藝

還原反應(yīng):TCEP作為還原劑,在微流控條件下用于多肽的天然化學(xué)連接(NCL),高效制備環(huán)肽。

圖12 采用TCEP作為還原劑的連續(xù)流天然化學(xué)連接法合成環(huán)肽工藝

02

亞磷酸酯介導(dǎo)的反應(yīng)

還原反應(yīng):在抗抑郁與麻醉劑氯胺酮(Ketamine)的流動合成中,其關(guān)鍵羥基化步驟利用P(OEt)3作為還原劑,在O2/堿性條件下將酮轉(zhuǎn)化為α-羥基酮,整個多步過程可在流動體系中串聯(lián)完成。

圖13 (a) 采用P(OEt)3作為還原劑的酮類化合物還原反應(yīng)體系MB代表氫氧化物或醇鹽堿,M為對應(yīng)抗衡離子 (b) 用于制備API氯胺酮及其衍生物的連續(xù)流可串聯(lián)羥基化工藝

03

膦酸酯介導(dǎo)的反應(yīng)

Horner-Wadsworth-Emmons (HWE)烯化:流動條件下,從醛/酮和膦酸酯制備烯烴。在(-)-奧司他韋全合成中應(yīng)用了多米諾邁克爾-分子內(nèi)霍納爾-沃茲沃思-埃蒙斯反應(yīng)。

圖14用于制備奧司他韋(-)的全串聯(lián)連續(xù)流工藝,包含多米諾Michael-分子內(nèi)HWE反應(yīng)

Seyferth-Gilbert同系化:利用Ohira-Bestmann試劑,在流動條件下將醛轉(zhuǎn)化為炔烴,并可與疊氮化物進行Huisgen環(huán)加成串聯(lián)制備三氮唑,體系中集成固定化清除劑簡化純化。

圖15 (a) 采用Ohira-Bestmann試劑制備炔烴衍生物的連續(xù)流系統(tǒng) (b) 以醛為起始原料、使用Ohira-Bestmann試劑制備三唑類化合物的連續(xù)流工藝 (c) 以醇為起始原料、使用Ohira-Bestmann試劑制備三唑類化合物的連續(xù)流工藝

04

磷酸介導(dǎo)的反應(yīng)

2011年,Belder等人研究了在微流控條件下采用手性磷酸 催化劑實現(xiàn)不對稱有機催化的應(yīng)用。該微流控裝置還具備在線對 映體分離及在線質(zhì)譜(MS)分析功能。該系統(tǒng)實現(xiàn)了多種手 性催化劑在不對稱合成中的快速篩選。

圖16有機催化的Mannich反應(yīng)集成于帶有在線電泳及后續(xù)質(zhì)譜檢測的微芯片中

05

二苯基磷酰疊氮 (DPPA) 的制備與應(yīng)用

DPPA的制備:Jensen課題組開發(fā)了DPPA的連續(xù)流動安全制備方法,采用DPPCl與NaN3在相轉(zhuǎn)移催化劑作用下的兩相反應(yīng),結(jié)合在線紅外監(jiān)測和膜分離器,日產(chǎn)量可達6kg。

圖17紅外監(jiān)控連續(xù)流法制備二苯基磷酰疊氮化物

DPPA的應(yīng)用 (Curtius重排):流動條件下,羧酸與DPPA反應(yīng)生成?;B氮,原位熱解發(fā)生Curtius重排得到異氰酸酯,再被親核試劑捕獲生成氨基甲酸酯、脲等。

圖18采用二苯基磷酰疊氮化物作為疊氮化試劑的連續(xù)流Curtius重排反應(yīng)制備氨基甲酸酯、脲類及氨基脲衍生物

該策略被廣泛應(yīng)用于多種藥物中間體和活性分子的合成,如乙酰輔酶A羧化酶抑制劑前體、Bromosporine類似物前體、PARP-1抑制劑、CCR1拮抗劑等,流動化學(xué)極大地提升了這類高危反應(yīng)的安全性。

展望:機遇與挑戰(zhàn)并存

有機磷化學(xué)的重要性不言而喻,從基礎(chǔ)研究到工業(yè)應(yīng)用,其觸角已延伸至國計民生的方方面面。連續(xù)流動化學(xué)以其獨特的優(yōu)勢,正在為這個經(jīng)典領(lǐng)域注入新的活力:

  • 更安全、更高效、更綠色的合成路線成為可能。

  • 復(fù)雜分子和API的合成有望實現(xiàn)模塊化、自動化和智能化生產(chǎn)。

  • 高危、不穩(wěn)定試劑和中間體的處理變得更加可控。

  • 新反應(yīng)條件的探索和工藝優(yōu)化速度加快。

  • 它不僅是化學(xué)家工具箱中的又一利器,更是推動有機磷化學(xué)走向更高效、更安全、更可持續(xù)未來的關(guān)鍵技術(shù)之一。我們期待未來有更多突破性的研究成果涌現(xiàn)!

參考文獻:

Eur. J. Org. Chem., 2020: 5236-5277.

doi:10.1002/ejoc.202000430






本質(zhì)安全連續(xù)流技術(shù)之政策指南


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