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康寧認證實驗室:方法學、全合成及工業相關靶標制備的典型實例綜述Ⅱ

來源:康寧反應器技術有限公司   2025年07月30日 10:32  

研究背景

“Phosphorus mirabilis”,拉丁語意為“奇跡般的光明使者”,這是1669年德國商人Brand在尋找點金石時偶然發現的白色發光物質——的最初稱謂。

磷,這個與氮同族的非金屬元素,不僅是構成生命(如DNA, RNA, ATP及細胞膜磷脂)不可或缺的核心元素,其衍生物更是在現代化學工業中扮演著舉足輕重的角色,比如:

  • 農用化學品:約95%的磷用于生產化肥,支撐著全球農業。但磷礦石的不可再生性也引發了對“磷峰值”和可持續利用的深切關注。

  • 醫藥與材料:從抗HIV藥物、骨質疏松治療劑到高血壓藥物,再到著名的Wittig烯化、Arbuzov反應、Staudinger反應、Mitsunobu反應等經典反應的試劑,以及各種有機金屬配合物的配體,有機磷化合物的身影無處不在。

康寧認證實驗室:方法學、全合成及工業相關靶標制備的典型實例綜述Ⅱ

圖 1多種具有研究價值的天然與合成有機磷化合物化學結構

康寧歐洲認證實驗室,來自比利時列日大學 Jean-Christophe M. Monbaliu 教授團隊在 European Journal of Organic Chemistry 上發表了一篇題為 "Continuous Flow Organophosphorus Chemistry" 的重要綜述 (Very Important Paper),系統總結了連續流動有機磷化學的最新進展。

小編從眾多案例中精挑細選,整理出一些經典案例,期待與大家共同分享與交流。今天繼續為大家介紹第二篇章:有機磷化合物的連續流動合成。

點擊前文回顧: 

第一篇章:有機磷化合物的連續流動合成

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有機磷試劑介導的連續流動反應

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本章討論由有機磷衍生物促進的連續流動反應。本節結構分為四個主要小節,即膦、亞膦酸酯、膦酸酯和膦酸介導的轉化反應。最后一節回顧了二苯基膦酰疊氮化物(DPPA)作為疊氮化試劑 在連續工藝中的制備與應用。

01

膦試劑介導的反應 

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Mitsunobu反應:Eli Lilly公司報道了利用流動技術進行Mitsunobu反應,作為抗抑郁藥氟西汀合成的關鍵步驟,實現了高效和高產率。

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圖11基于Mitsunobu反應的氟西汀連續流生產工藝

還原反應:TCEP作為還原劑,在微流控條件下用于多肽的天然化學連接(NCL),高效制備環肽。

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圖12 采用TCEP作為還原劑的連續流天然化學連接法合成環肽工藝

02

亞磷酸酯介導的反應

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還原反應:在抗抑郁與麻醉劑氯胺酮(Ketamine)的流動合成中,其關鍵羥基化步驟利用P(OEt)3作為還原劑,在O2/堿性條件下將酮轉化為α-羥基酮,整個多步過程可在流動體系中串聯完成。

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圖13 (a) 采用P(OEt)3作為還原劑的酮類化合物還原反應體系MB代表氫氧化物或醇鹽堿,M為對應抗衡離子 (b) 用于制備API氯胺酮及其衍生物的連續流可串聯羥基化工藝

03

膦酸酯介導的反應

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Horner-Wadsworth-Emmons (HWE)烯化:流動條件下,從醛/酮和膦酸酯制備烯烴。在(-)-奧司他韋全合成中應用了多米諾邁克爾-分子內霍納爾-沃茲沃思-埃蒙斯反應。

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圖14用于制備奧司他韋(-)的全串聯連續流工藝,包含多米諾Michael-分子內HWE反應

Seyferth-Gilbert同系化:利用Ohira-Bestmann試劑,在流動條件下將醛轉化為炔烴,并可與疊氮化物進行Huisgen環加成串聯制備三氮唑,體系中集成固定化清除劑簡化純化。

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圖15 (a) 采用Ohira-Bestmann試劑制備炔烴衍生物的連續流系統 (b) 以醛為起始原料、使用Ohira-Bestmann試劑制備三唑類化合物的連續流工藝 (c) 以醇為起始原料、使用Ohira-Bestmann試劑制備三唑類化合物的連續流工藝

04

磷酸介導的反應

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2011年,Belder等人研究了在微流控條件下采用手性磷酸 催化劑實現不對稱有機催化的應用。該微流控裝置還具備在線對 映體分離及在線質譜(MS)分析功能。該系統實現了多種手 性催化劑在不對稱合成中的快速篩選。

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圖16有機催化的Mannich反應集成于帶有在線電泳及后續質譜檢測的微芯片中

05

二苯基磷酰疊氮 (DPPA) 的制備與應用

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DPPA的制備:Jensen課題組開發了DPPA的連續流動安全制備方法,采用DPPCl與NaN3在相轉移催化劑作用下的兩相反應,結合在線紅外監測和膜分離器,日產量可達6kg。

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圖17紅外監控連續流法制備二苯基磷酰疊氮化物

DPPA的應用 (Curtius重排):流動條件下,羧酸與DPPA反應生成?;B氮,原位熱解發生Curtius重排得到異氰酸酯,再被親核試劑捕獲生成氨基甲酸酯、脲等。

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圖18采用二苯基磷酰疊氮化物作為疊氮化試劑的連續流Curtius重排反應制備氨基甲酸酯、脲類及氨基脲衍生物

該策略被廣泛應用于多種藥物中間體和活性分子的合成,如乙酰輔酶A羧化酶抑制劑前體、Bromosporine類似物前體、PARP-1抑制劑、CCR1拮抗劑等,流動化學極大地提升了這類高危反應的安全性。

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展望:機遇與挑戰并存

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有機磷化學的重要性不言而喻,從基礎研究到工業應用,其觸角已延伸至國計民生的方方面面。連續流動化學以其獨特的優勢,正在為這個經典領域注入新的活力:

  • 更安全、更高效、更綠色的合成路線成為可能。

  • 復雜分子和API的合成有望實現模塊化、自動化和智能化生產。

  • 高危、不穩定試劑和中間體的處理變得更加可控。

  • 新反應條件的探索和工藝優化速度加快。

  • 它不僅是化學家工具箱中的又一利器,更是推動有機磷化學走向更高效、更安全、更可持續未來的關鍵技術之一。我們期待未來有更多突破性的研究成果涌現!

參考文獻:

Eur. J. Org. Chem., 2020: 5236-5277.

doi:10.1002/ejoc.202000430


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