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從流動化學反應的五大分類,看新藥分子設(shè)計的新途徑

更新時間:2024-01-22  |  點擊率:573
  01   氣-液反應
 
  傳統(tǒng)的氣-液反應在藥物合成過程中,由于分子在兩相間接觸面積小,需不斷的加壓、不間斷的攪拌才能完成,因此,在大規(guī)模生產(chǎn)過程中,若采用有毒氣體,不僅會增加反應風險,而且還會增加能源消耗。而流化床的反應器體積較小,且以較長的時間來提高產(chǎn)率為主,因此能較好地確保試驗的安全性。
 
  一氧化碳(CO)作為一種重要的有機化合物,在醫(yī)藥領(lǐng)域中被廣泛應用,但其無色、無味、有毒。當前,許多團隊都在采用流動化學的方法來實現(xiàn)CO/Pd的羰基化反應。在這些例子中,Ley等人報告了使用“管中管”(tube-in-tube)載氣設(shè)備進行鈀催化羰基合成的例子。本項目擬在此基礎(chǔ)上,通過對分子篩結(jié)構(gòu)的優(yōu)化,實現(xiàn)對分子篩結(jié)構(gòu)和分子篩構(gòu)型的調(diào)控,并將其應用到分子篩催化合成中。
 
  02   液-液反應
 
  液-液反應過程中,各相用注入泵輸送,并通過T形攪拌機實現(xiàn)基質(zhì)的混合。反應分別在聚四氟乙烯(PTFE)盤管反應器和有機玻璃片管反應器中進行。相對于傳統(tǒng)的分批反應,流動反應能夠極大地增大兩相的接觸面積,提高反應的收率??ㄅ鍒F隊報告了在液-液反應系統(tǒng)中通過布歇爾-伯格反應生成海因的工作。其中,醛類、酮類化合物與氰類負離子發(fā)生鍵合,生成相應的氰類化合物,再與氨類、CO2等進行反應,構(gòu)建目標雜環(huán)骨架[1]。
 
  氣態(tài)試劑借助于(NH4)2CO3的原位熱分解生成。通常,間歇式反應要求把將羰基化合物、KCN、(NH4)2CO3等化合物在水或乙醇溶液中進行循環(huán),通常需要幾個小時,甚至幾天的時間。
 
  而在連續(xù)流動法中,則是以醋酸乙酯為溶劑,以水為溶劑,在20巴的壓力下,將哈氏合金盤管反應器的溫度提高到120°C。在此過程中,由于高溫高壓的存在,分解后的氣體能夠充分的與基質(zhì)充分的融合,因此,可以極大的減少反應過程,提高反應效率。
 
  03   液-液-固反應
 
  已有研究僅有一例在連續(xù)流條件下實現(xiàn)了醇的三相氧化。首先以四甲基哌啶氮氧化物(TEMPO)為載體,將其裝入高分子管內(nèi)。將含氯化鈉、溴化鉀的水相與苯甲醛在DCM中的溶液在Y形攪拌機中進行混合[2]。在0°C,停留時間4。8min,各種伯醇和仲醇都能順利地氧化成相應的醛類和酮類化合物,從而獲得理想的氣相色譜產(chǎn)率。
 
  04   固-液反應
 
  在連續(xù)流中,含固相物質(zhì)的化學反應大多發(fā)生在填料床反應器內(nèi)。非均相催化反應因無需額外的催化劑循環(huán)使用而成為該反應的一個重要優(yōu)點。鈀催化環(huán)化碳-碳鍵、碳-雜原子偶聯(lián)反應在構(gòu)建醫(yī)藥中間體方面具有廣泛應用前景。當前,有機硼(Suzuki-Miyaura)、烯烴(Mizo-roki-Heck)以及有機鋅(Negishi)等化合物的固-液反應已被廣泛應用于工業(yè)上。此外,也有一些研究表明,通過固-液法可以實現(xiàn)對不穩(wěn)定或者毒性較大的藥物中間體的合成。Alczar等人曾報道過以SiliaCat-DPP-Pd為載體,具有良好的吸附性能和不易脫吸的特點[3]。
 
  在此基礎(chǔ)上,通過對反應條件的優(yōu)化,將其與氯代芳基及芳基三氟甲基磺酸酯反應,制備出一系列具有較高選擇性的雙芳基化合物。需要指出的是,在基質(zhì)濃度為0。15M,反應溫度為60°C時,只需5分鐘即可完成轉(zhuǎn)化。
 
  05   氣-液-固反應
 
  在醫(yī)藥工業(yè)中,催化加氫是一種非常重要的反應,它是一種非常有前途的催化加氫反應。氫氣被裂解為氫原子,加入到不飽和的碳-碳鍵中,最后由催化劑表面脫附而獲得所需要的化合物。這些重要的反應不僅可以實現(xiàn)對烯烴,炔烴,芳香烴等化合物的多個催化體系,還可以實現(xiàn)對腈,酰胺,疊氮,硝基,羰基等化合物的多個催化體系。
 
  在氣-液-固三元體系中,催化氫化是一種可行的方法。Jones團隊報告了一個具有革新意義的持續(xù)加氫反應體系,它是通過一個綜合的電解池將去離子水進行電解來生產(chǎn)氫的。在該反應中,無需使用氫氣罐,極大地減少了安全隱患。所產(chǎn)生的氫在電控閥門的控制下,被送入了一種由多孔鈦顆粒組成的反應器,保證了充分的混合[4]。
 
  在此基礎(chǔ)上,將混合氣送入高精度的加熱型填料床,并利用可調(diào)的背壓調(diào)節(jié)器對其進行調(diào)節(jié),實現(xiàn)對工藝參數(shù)的實時監(jiān)測。本系統(tǒng)適用于10攝氏度至150攝氏度,最高壓力為100巴,因此可大大減少加氫的危險。更引人注目的是,當用重水取代電解水中的去離子水時,也有可能將氘元素引入到藥物分子中。這將為新型藥物分子的設(shè)計開辟新的途徑[5]。
 
  歐世盛科技推出的微反應加氫平臺具有更高的效率和選擇性。微通道反應器可以很容易地用于放大反應,放大效應較小。在催化劑開發(fā)方面,微通道反應器的進一步發(fā)展將滿足更好的選擇性和更高的周轉(zhuǎn)次數(shù)以及提高穩(wěn)定性的需要。

 
  參考文獻
 
 
  [1]安亭旺,于錦,明衛(wèi)星,紀璐,劉嵩,鄢冬茂.連續(xù)流微反應技術(shù)在硝基加氫反應中的應用[J].染料與染色,2022,59(05):51-55,43.
 
 
  [2]樂型茂,朱相武,周嘉第,余志群.連續(xù)流重氮化反應技術(shù)研究進展[J].浙江化工,2022,53(03):17-28.
 
 
  [3]王枝闊,滕忠華,余志群.連續(xù)流氧化反應技術(shù)研究進展[J].浙江化工,2022,53(03):29-35.
 
 
  [4]趙啟莽,李軍峰,毛志鵬,楊紅軍,朱夢驚,項扶委,陳建.微反應技術(shù)在氫化反應中的應用進展[J].化肥設(shè)計,2022,60(01):6-12,27.
 
  [5]程廣業(yè),連續(xù)流反應技術(shù)在藥物分子合成中的應用研究.中國科技期刊數(shù)據(jù)庫,工業(yè)A.

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