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osskj新蟲 (初入文壇)
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【技術(shù)】H-FLOW在還原胺化反應(yīng)中的應(yīng)用 已有1人參與
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01實(shí)驗(yàn)背景 胺基化合物在現(xiàn)代化工產(chǎn)業(yè)中有著重要的應(yīng)用，尤其是在醫(yī)藥精細(xì)化學(xué)品行業(yè)，被廣泛用于醫(yī)藥中間體的合成。對(duì)于羰基化合物來說，有一種較方便的引入胺基的方法就是還原胺化，它是用于C-N鍵形成的重要方法。 傳統(tǒng)的還原胺化反應(yīng)是在釜式反應(yīng)器中反應(yīng)的，然而釜式反應(yīng)器的缺點(diǎn)十分明顯，對(duì)于需要催化劑參與的反應(yīng)對(duì)回收催化劑造成了一定的困難。另外，對(duì)于需要高溫高壓條件進(jìn)行的反應(yīng)，釜式反應(yīng)器又暴露了其傳熱緩慢，爆炸危險(xiǎn)高，反應(yīng)失控不易抑制的缺點(diǎn)。 H-FLOW全自動(dòng)加氫反應(yīng)儀根據(jù)反應(yīng)特性進(jìn)行設(shè)計(jì)，省去了通常胺化方法所需要的分離、純化等步驟，并且使用氫氣作為反應(yīng)物,大大提高了反應(yīng)的原子利用率,減少含有強(qiáng)還原性試劑的廢水的排放。因此使用H-FLOW全自動(dòng)加氫反應(yīng)儀進(jìn)行還原胺化反應(yīng)是更為綠色、高效、安全的方式。 02實(shí)驗(yàn)案例 反應(yīng)案例1-生產(chǎn)芐基哌嗪的還原胺化反應(yīng) 芐基哌嗪在反應(yīng)釜內(nèi)的生成需要進(jìn)行兩步反應(yīng)。如圖（a）所示，第一步使用NaBH(OAc)3作為催化劑，四氫呋喃作為溶劑，首先與帶有保護(hù)基的哌嗪進(jìn)行反應(yīng)，生成具有保護(hù)基團(tuán)的芐基哌嗪。第二步需要進(jìn)行脫保護(hù)的反應(yīng)，使用1,4-二氧六環(huán)作為溶劑，在酸性條件下反應(yīng)4 h才得到目標(biāo)產(chǎn)物，產(chǎn)率為75%。Boc保護(hù)基的使用不僅要進(jìn)行額外的脫保護(hù)步驟，而且還增加了商品成本（Boc-哌嗪的價(jià)格幾乎是哌嗪的200倍）。這條反應(yīng)路線的工藝質(zhì)量強(qiáng)度（PMI）為91，表明少量分子存在就會(huì)對(duì)環(huán)境產(chǎn)生不利影響。這條路徑在小規(guī)模的測試上是一種方法，但是在規(guī)模擴(kuò)大后效率明顯的降低，比如生成200 g芐基哌嗪需要455 g的NaBH(OAc)3，這些最終全都變成了廢棄物。 圖（a）芐基哌嗪在反應(yīng)釜內(nèi)的反應(yīng) 芐基哌嗪在微反應(yīng)器內(nèi)可以一步生成。如圖（b）所示，20% Pd(OH)2/C作為催化劑，H2作為氫源，甲醇作為溶劑，壓力1 atm，70℃下反應(yīng)得到目標(biāo)產(chǎn)物，產(chǎn)率93%。與圖（a）的反應(yīng)結(jié)果相比，連續(xù)氫化反應(yīng)可以優(yōu)化反應(yīng)路徑，減少反應(yīng)步數(shù)，避免了昂貴的保護(hù)基團(tuán)的使用。只使用甲醇這一種清潔的溶劑減少了分離純化的步驟和原料的損失。由于微反應(yīng)器的持液體積小，還原胺化的過程可以在高溫高壓條件下進(jìn)行反應(yīng)。相比于在反應(yīng)釜內(nèi)反應(yīng)，微反應(yīng)器內(nèi)的反應(yīng)對(duì)環(huán)境更加友好，PMI值從91降為26，反應(yīng)后的廢棄物也減少了60%。 圖（b）芐基哌嗪在微反應(yīng)器內(nèi)的反應(yīng) 反應(yīng)案例2-生產(chǎn)甲哌卡因及其類似物的還原胺化反應(yīng) 甲哌卡因及其類似物長期以來被廣泛用作外科手術(shù)中的麻醉劑。從圖（c）中可以看出，甲哌卡因及其類似物可以在微反應(yīng)器內(nèi)進(jìn)行反應(yīng)從而優(yōu)化反應(yīng)路徑。10% Pd/C作為催化劑，H2作為氫源，甲醇：乙酸=3:1作為溶劑，壓力30 bar，70℃下反應(yīng)得到目標(biāo)產(chǎn)物，選擇性高達(dá)97%。使用高壓氫氣發(fā)生器提供氫源（電解水產(chǎn)生氫氣）更加經(jīng)濟(jì)安全，將催化劑固定在反應(yīng)床內(nèi)避免了催化劑的分離，較高的比表面積和較短的擴(kuò)散距離使得氣液固反應(yīng)之間更加高效，幾分鐘之內(nèi)即可反應(yīng)完全。 圖（c）甲哌卡因及其類似物在微反應(yīng)器內(nèi)的反應(yīng) 反應(yīng)案例3-脂肪酮、脂環(huán)酮和芳香酮的還原胺化反應(yīng) 在微反應(yīng)器內(nèi)發(fā)生的還原胺化反應(yīng)與在反應(yīng)釜內(nèi)一樣，適合于各種脂肪酮、脂環(huán)酮和芳香酮，都能夠順利得到相應(yīng)的氨產(chǎn)品。如圖（d）所示，都使用10% Pd/C作為催化劑，H2作為氫源，甲酸銨為氨源，甲醇作為溶劑，需要在釜內(nèi)花費(fèi)16 h的反應(yīng)在微反應(yīng)器內(nèi)幾分鐘內(nèi)即可完成。相比于釜式反應(yīng)器，使用微反應(yīng)器后氨產(chǎn)品的選擇性保持不變甚至少量提高。使用同一部分催化劑連續(xù)使用56 h，并未看到催化活性的降低。這些都體現(xiàn)出微反應(yīng)系統(tǒng)良好的通用性、穩(wěn)定性和循環(huán)性。 圖（d）脂肪酮、脂環(huán)酮和芳香酮在微反應(yīng)器內(nèi)的反應(yīng) 03實(shí)驗(yàn)總結(jié) H-FLOW全自動(dòng)加氫反應(yīng)儀是更加智能便捷的微反應(yīng)器系統(tǒng)，它能夠使加氫反應(yīng)更加快速、高效。以還原胺化這類反應(yīng)為例，它具有通用性適用于各種酮類和醛類。使用H-FLOW能夠優(yōu)化反應(yīng)路徑，避免昂貴的保護(hù)基團(tuán)的使用。較小的持液體積使得它更加安全，可以在高溫高壓條件下進(jìn)行反應(yīng)，對(duì)環(huán)境更加友好。反應(yīng)更加高效大大縮短反應(yīng)時(shí)間，催化劑活性更加穩(wěn)定反應(yīng)后無需分離。 還原胺化圖1.jpg 還原胺化圖2.jpg 還原胺化圖3.jpg 還原胺化圖4.jpg |
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2樓2020-07-20 10:20:39
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