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EurJOC综述 | 连续流化学的现状和发展前景

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图1:连续流化学在药物发现和开发管道中的主要优势。


流动化学、连续处理或连续流动化学,是指以特定流速泵入单个室、管或微反应器的两股或更多股不同反应物进行的化学反应设备和方法。反应完成后,在出口处收集含有所得化合物的物流;该产物也可被引导至随后的流动反应器回路进一步反应以得到最终产品。这种方法不仅只需要少量的材料,还极大地提高了过程安全性:由于连续流技术的固有设计,传统反应釜中无法安全达到的反应条件成为可能的。整体上有产品质量更高,杂质更少,反应周期更快等优点。连续流化学是有机化学中的一个革命性领域。通过改变化学合成中应用的传统方法和设备,连续流化学成为学术界和工业界有机合成实验室的游戏规则改变者。

连续流化学已在化学工业中使用了数十年,最近,越来越多的制药和精细化工行业采用这种技术。连续流化学固有的安全性提高、产品质量提高、成本效率和整体生产灵活性等特点是不断增加使用连续流动化学的驱动因素。本期为大家介绍由葡萄牙科英布拉大学Marta Pineiro等人发表的关于连续流化学在可持续杂环合成相关的综述以及来自比利时列日大学MolSys 研究中心的Jean-Christophe M. Monbaliu课题组发表的连续流化学在磷化学中的应用和发展。这两篇小型综述突出了连续流化学在有机合成中的应用和发展前景


图2:连续流动过程对绿色化学的影响。


流动化学的主要优点是它允许反应以高选择性、高重现性和减少的能源消耗/碳足迹安全地进行。这些特点使这种新兴的有机合成技术成为绿色和可持续化学合成的理想选择,让化学家有时间进行工作规划和设计,而不是在重复性任务中使用它,与在批处理条件下进行的那些反应的琥珀色标志相反的是CHEM21项目授予绿色连续流动反应的标志。连续流动过程对实现更可持续的化学合成的贡献是显着的。考虑到绿色化学的 12 条原则(图 2),不难推测流动化学如何对每条原则产生不同的影响。作为一种可持续的实践,连续流过程在精细化工产品的开发和药物发现开发计划中发挥着重要作用。Marta Pineiro的这篇文章旨在回顾最近在连续流动条件下杂环合成的贡献,重点是杂环的形成,并突出了文献中的一些最新杂环相关化学产品,如原料药和农用化学品;及一些旨在流动制备高价值杂环的合成策略。作者表示最近的报告显示了当今流动化学工艺的吸引力,涉及安全(可以避免处理危险、有毒或不稳定化学品的需要)、工艺放大能力(大多数情况下它比传统方法更直接)和盈利能力(由于高度自动化、在线质量控制技术和纯化技术,可以 24/7 全天候获得高价值产品)。此外,其他成熟的技术可以与连续流动设置相结合,从而允许开发自动化药物发现平台。因此,流动化学的未来可能会面向增加药物发现计划的新分子输出的能力,而促进和加速命中化合物的鉴定。



https://chemistry-europe.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/ejoc.201901335


 Phosphorus mirabilis(从拉丁语翻译为“神奇的光之承载者” )是一位名叫布兰德的破产德国商人在 1669 年左右寻找贤者之石时在黑暗中发光的白色物质的名字。从尿液蒸馏中获得的物质实际上是磷酸氢铵 ((NH4)NaHPO4)。布兰德后来出售了他的秘方,该方法迅速传遍了欧洲。磷(原子序数15)是一种非金属元素,与氮(pnictogens)属于同一组,并以其元素形式作为两种主要的同素异形体存在。白磷实际上是一种具有重要工业重要性的四面体 P4分子,而红磷是一种应用较少的无定形聚合物网络。磷的天然来源实际上来自磷酸盐岩,主要是磷灰石(Ca10(PO4)6X2,其中 X = OH 、F、Cl 或 Br),与元素磷相比更稳定。作为氮和钾三种主要常量营养素的一部分,迄今为止,其最重要的工业应用是用于生产化肥的农业化学工业(约95 %)。磷酸盐岩是不可再生资源,对这种生产的可持续性已经出现。虽然尚未就“磷峰值”的准确日期达成共识,但研究人员敦促采取长期措施,以更有效地利用磷资源并实施回收计划,以回收磷资源(图 3)。


图3:采用效率(蓝色)和再利用(红色)措施来满足未来磷需求的可持续情景。根据知识共享许可从原文 ref.7 复制。


有机磷衍生物是化学家从工作台到植物发现的广泛化合物,在日常生活中有许多应用。除了它们在广泛的臭名昭著的反应(例如 WittigHorner-Wadsworth-Emmons 烯化、Arbuzov 反应、Staudinger 反应、Mitsunobu 反应以及各种有机金属配合物的配体)中的常见用途外,有机磷化合物还具有发现了许多作为活性药物成分和农用化学品的应用。一些有机磷衍生物也臭名昭著地称为化学战剂。在化学工具箱中普遍采用新工艺技术的背景下,Jean-Christophe M. Monbaliu的这篇综述旨在提供有关连续流有机磷化学最新和重大进展的更新:讨论了方法学、全合成和用于制备工业相关目标的选定示例,以说明流动化学的应用前景。





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