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秒级反应,高产率!连续流微反应技术助力重氮化高效合成炔基化合物
秒级反应,高产率!连续流微反应技术助力重氮化高效合成炔基化合物
2025/7/30
炔基是有机化学中用途广泛的官能团,它的合成价值主要是生成新的C-C和C-X(X = O,N,S)键以及用于加成,环加成和过渡金属催化的交叉偶联反应等,是合成药物分子、功能材料、天然产物及精细化学品的重要途径。然而,传统的间歇式炔基化反应常面临产率波动大、放大困难、副产大量有害N₂O气体等问题,制约了其工业化应用潜力。
针对以上问题,都柏林大学Marcus Bauman
n教授利用连续流技术,采用重氮化条件提出了一种创新的异恶唑酮合成炔的策略。该方法成功克服了产率不稳定、安全生产等难题,并且在较短时间内高效制备多种炔烃产物。
连续流重氮化高效合成炔烃——以异恶唑酮为例
异恶唑酮是指一类含有异恶唑环,并在环上特定位置带有羰基(C=O)的有机化合物,在药物化学、农药化学和材料科学中应用广泛。本研究以异恶唑-5-酮(isoxazole-5-one)为模版底物,在连续流微反应器中进行炔基化反应优化。
图1 流程模式下的炔合成装置
原料配制
:将异恶唑-5-酮(1当量)溶解在乙酸(0.1 M)中,制备炔基化所需的溶剂。
反应仪器配制
:亚硝酸钠和底物通过进料泵分别进入流动反应器,实现高效的炔基化反应(图1)。
产品分析
:反应液收集于饱和碳酸氢钠水溶液中。经有机溶剂萃取、干燥后,以柱层析方法纯化产品,以评估反应产率。
人生就是搏官网科技微反应器
关键工艺优化与结果
该研究重点考察了反应温度、反应溶剂体系、亚硝酸钠用量和添加剂等关键参数,最终确定的最优工艺条件如下。
反应条件
:在25 ℃、NaNO
2
与底物摩尔比为2、FeSO
2
·7 H
2
O与底物摩尔比为2、AcOH/H
2
O (v/v=5:1)的条件下,原料转化率大于90%。
优化结果
:当底物溶液(0.1 M)流速为0.61 mL/min,亚硝酸钠水溶液(2 M)流速为3.04 mL/min时,产品的收率达到61%,且反应停留时间仅需35秒,效率相比传统间歇反应提升数十倍。
工艺普适性验证
优化后的连续流工艺成功应用于含异恶唑结构化合物的合成中(图2),证明了该工艺具有良好的底物适用性,能够高效、稳定地获得多种目标炔烃产物。
图2 在流动模式下具有产量的底物范围
克级放大与生产力优势
该工艺的一个关键优势在于其放大潜力:使用Vapourtec E-Series流动反应器(蠕动泵)替代注射泵,实现大体积进料。以1 g底物规模合成2a, 2c, 2l,产率与小试相当(43-57%),生产力达1.7-2.1 g/h。
连续流 vs. 传统间歇反应
本研究开发的连续流炔烃合成工艺,有效克服了传统间歇反应的局限,展现出以下优势。
该研究为异噁唑酮转化为高附加值炔烃提供了可规模化、本质安全且高效的解决方案,印证了连续流微反应技术在应对复杂有机合成挑战、推动绿色安全化工生产方面的潜力。
人生就是搏官网科技微连续流撬装系统
人生就是搏官网科技子公司微智源,专注微连续流技术领域十余年,已成功服务于医药、农药、染料、新能源材料等多个领域,助力企业解决合成难题,促进实验室创新成果向规模化、商业化生产的转化。
参考文献:Org. Biomol. Chem., 2025,23, 1314-1319
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