點擊文末“閱讀原文”進入智慧中心,了解更多連續(xù)流應用案例
研究背景
α-氨基酮及其衍生物在有機合成與藥物化學中占據(jù)核心地位,如卡西酮、布洛芬及普拉格雷等藥物均含此結(jié)構(gòu)。
合成具有不同取代基的α-氨基酮的方法有很多,最具代表性的合成策略是Weinreb酰胺與格氏試劑或有機鋰試劑的親核反應,但這種合成方法經(jīng)常面臨著挑戰(zhàn):
使用過量的親核試劑,以及格氏試劑或有機鋰試劑所需的苛刻反應條件。
過量復雜的格氏試劑產(chǎn)生的副產(chǎn)物難以去除,將使目標產(chǎn)品的純化變得困難。
Norihiro等人在2002年提出了一個制備N-Boc-α-氨基酮的新方法,該方法巧妙地利用了含有可脫質(zhì)子的N-Boc-α-氨基Weinreb酰胺作為起始原料,提高了反應的選擇性。
圖1. 利用N-Boc-α-氨基Weinreb酰胺合成N-保護氨基酮
步驟1:在-5℃下,使用iPrMgCl對N-Boc-α-氨基Weinreb酰胺進行預脫質(zhì)子化處理;
步驟2:在-60℃下,使其與Weinreb酰胺反應,形成一個穩(wěn)定的金屬螯合四面體結(jié)構(gòu)。這一結(jié)構(gòu)能有效抵抗進一步的親核攻擊,從而避免副產(chǎn)物的生成(見圖1a)。
優(yōu)勢:此方法通過引入簡單的烷基格氏堿來預脫質(zhì)子化氨基甲酸酯基團,顯著減少了副產(chǎn)物的形成,并簡化了所需酮的純化過程。
需要注意的問題:格氏試劑的使用條件較為苛刻,通常需要在惰性氣體保護和低溫環(huán)境下緩慢滴加到反應體系中,以確保放熱過程的安全性。這些限制條件在很大程度上阻礙了該方法在傳統(tǒng)間歇釜里進行大規(guī)模生產(chǎn)的實際應用。
廣東工業(yè)大學葉金星教授團隊近期在Journal of Flow Chemistry上發(fā)表文章,通過預脫質(zhì)子化的N-Boc-氨基Weinreb酰胺和格氏試劑,建立了羰基上帶有取代基的N-BOC-α-氨基酮的連續(xù)流合成新方法,在溫和條件下有效地制備了一系列官能化N-BOC保護氨基酮。
圖2. N-保護氨基酮合成的連續(xù)流微通道系統(tǒng)
作者使用CH3MgCl對N-Boc-氨基Weinreb酰胺(1a)進行預脫質(zhì)子化,隨后與親核試劑PhMgCl(2b)反應,在連續(xù)流裝置中研究了N-Boc-α-氨基酮(3a)的合成。
01
反應溫度和停留時間篩選
表1. 連續(xù)流中反應溫度和時間對3a收率的影響a
a .反應條件:N-Boc-氨基Weinreb酰胺 ( 1a , 1 M 在四氫呋喃中 ) 和 CH3MgCl ( 2a , 1 M 在四氫呋喃中 , 1 當量 ) 以 1 mL/min 的速率流動;PhMgCl ( 2b , 1 M 在四氫呋喃中 ) 以 2 mL/min 的速率流動。b.在達到穩(wěn)態(tài)后,收集產(chǎn)品溶液2 分鐘,取出部分產(chǎn)品溶液,并用正十八烷作為內(nèi)標進行氣相色譜分析。
基于釜式研究數(shù)據(jù),使用CH3MgCl對N-Boc-氨基Weinreb酰胺(1a)進行預脫質(zhì)子化,這一步反應溫度設(shè)定為25 ℃,隨后對第二步反應進行了反應溫度和停留時間的篩選(表1),在反應溫度為25 ℃,反應停留時間102 s,第二步反應獲得了> 99 %的轉(zhuǎn)化率和96 %的收率。
02
格氏試劑用量對反應影響
表2. PhMgCl (2b) 的用量對連續(xù)流反應的影響
a .在達到穩(wěn)態(tài)后,收集產(chǎn)品溶液2分鐘,取出部分產(chǎn)品溶液,并使用正十八烷作為內(nèi)標進行氣相色譜分析。
通過改變Weinreb酰胺和格氏試劑的流速,對第二步反應進行了進一步的優(yōu)化。確定第二步最佳工藝條件為反應溫度25 ℃,反應停留時間128 s, PhMgCl用量為1.2 eq。
03
不同格氏試劑的擴展
基于上述連續(xù)流條件的優(yōu)化,作者將N-Boc-氨基Weinreb酰胺與各種類型的格氏試劑進行反應,以評估工藝的應用范圍(圖3)。
圖3. 連續(xù)流中N-Boc-α-氨基酮的合成。a分離產(chǎn)率;b使用1.1當量tBuLi作為親核試劑;反應停留時間為79 s
由圖3結(jié)果可以看出,反應范圍涵蓋了廣泛的官能化格氏試劑,包括芳基、雜環(huán)基、鏈狀烷基、環(huán)烷基、烯基等。
芳基格氏試劑高效性:芳基格氏試劑的表現(xiàn)尤為突出,產(chǎn)量高達89-96%(3a-3k),充分證明了其在該反應體系中的高效性。同時,作者也成功獲得了烷基取代的α-氨基酮,產(chǎn)量在81-95%(3n-3v)之間,這一成果為烷基取代α-氨基酮的合成提供了新的途徑。
連續(xù)流動條件優(yōu)勢:某些在間歇條件下難以與Weinreb試劑反應的烷基試劑,在連續(xù)流動條件下卻取得了優(yōu)異的成果,如iPrMgBr與N-Boc-氨基Weinreb酰胺在水中反應生成的α-氨基酮3t,其收率高達90%。
04
底物擴展與成本
圖4. 連續(xù)流中合成N-Boc保護氨基酮. a 鋰試劑的具體制備方法見補充信息;b分離收率;c以二溴取代芳基為原料
底物擴展與高效合成:作者對其他底物進行了擴展嘗試(圖4),并取得了良好效果。連續(xù)流法不僅適用于N-Boc保護的氨基酸衍生物(如丙氨酸、苯丙氨酸、纈氨酸)制備Weinreb酰胺,生成高ee值的α-氨基酮(4a-4c,ee值最高96%),還能合成β-和γ-氨基酮(4d-4e)以及多種N-Boc保護的α-氨基酮(4f-4i,最高產(chǎn)率94%)。
成本降低與快速合成:為降低溴代苯基格氏試劑成本,作者引入了Br/Li交換反應,并成功應用于連續(xù)流動法中,實現(xiàn)了溴取代芳基N-Boc保護的-α-氨基酮的快速合成。
05
潛在應用價值驗證
圖5. a克級規(guī)模制備N-Boc-α-氨基酮;b手性β-氨基醇的合成
長時間穩(wěn)定運行:為了證明當前技術(shù)的潛在應用價值,作者進行了長期連續(xù)實驗,并成功以7.9克/小時的速度(96%的收率)獲得了N-Boc-α-氨基酮3a。
手性β-氨基醇合成:作者還對所獲得的N-保護的α-氨基酮進行了不對稱催化加氫,成功合成了多種關(guān)鍵的手性β-氨基醇中間體(5a-5f),其中芳基取代的(S)-氨基醇5a-5e的選擇性極佳(產(chǎn)率86-99%,>99% ee),而芐基取代的(S)-氨基醇5f雖然產(chǎn)率高達99%,但ee值僅為56%,這為未來的研究提供了新的方向和挑戰(zhàn)。
作者開發(fā)了一種在溫和條件下快速合成N-保護氨基酮的連續(xù)流方法。
利用連續(xù)流易于實現(xiàn)多步連續(xù)合成的優(yōu)點,先在第一個反應器中使用化學計量的甲基格氏試劑CH3MgCl對Weinreb酰胺底物α碳相鄰的氮原子上的氫進行脫質(zhì)子化;然后進入第二個反應器中,并加入另外一種格氏試劑或者有機鋰試劑,對Weinreb酰胺進行親核取代反應,最終獲得α-氨基酮。
這種連續(xù)流方法減少了親核試劑的用量,使產(chǎn)品的純化變得更加簡單。
該連續(xù)流方法可以可靠的放大,得到的氨基酮可以在手性銥催化下進一步轉(zhuǎn)化為各種關(guān)鍵的手性β-氨基醇中間體,具有良好的工業(yè)化應用前景。
參考文獻:
https://doi.org/10.1007/s41981-024-00336-x
康寧反應器免費公開課:5級硝化,連續(xù)流本質(zhì)安全工藝開發(fā)實例
點擊文末閱讀原文進入完整課程。
歡迎關(guān)注康寧AFR公眾號
全部評論(0條)
康寧Advanced-Flow? G1光化學反應器
報價:面議 已咨詢 6038次
康寧高通量微通道陶瓷反應器(G4)
報價:面議 已咨詢 7942次
Magritek Spinsolve 臺式核磁共振波譜儀
報價:面議 已咨詢 7135次
高效液液分離器
報價:面議 已咨詢 6556次
康寧Lab反應器系統(tǒng)
報價:面議 已咨詢 6025次
康寧高通量微通道玻璃/光化學反應器(G3)
報價:面議 已咨詢 6303次
康寧 Advanced-Flow? G1 碳硅陶瓷反應器
報價:面議 已咨詢 6278次
康寧低流量LFR反應器
報價:面議 已咨詢 5970次
①本文由儀器網(wǎng)入駐的作者或注冊的會員撰寫并發(fā)布,觀點僅代表作者本人,不代表儀器網(wǎng)立場。若內(nèi)容侵犯到您的合法權(quán)益,請及時告訴,我們立即通知作者,并馬上刪除。
②凡本網(wǎng)注明"來源:儀器網(wǎng)"的所有作品,版權(quán)均屬于儀器網(wǎng),轉(zhuǎn)載時須經(jīng)本網(wǎng)同意,并請注明儀器網(wǎng)(m.sdczts.cn)。
③本網(wǎng)轉(zhuǎn)載并注明來源的作品,目的在于傳遞更多信息,并不代表本網(wǎng)贊同其觀點或證實其內(nèi)容的真實性,不承擔此類作品侵權(quán)行為的直接責任及連帶責任。其他媒體、網(wǎng)站或個人從本網(wǎng)轉(zhuǎn)載時,必須保留本網(wǎng)注明的作品來源,并自負版權(quán)等法律責任。
④若本站內(nèi)容侵犯到您的合法權(quán)益,請及時告訴,我們馬上修改或刪除。郵箱:hezou_yiqi
紫外線老化試驗箱的燈管安裝時為何不能用手直接觸摸玻璃管?
參與評論
登錄后參與評論