本章讨论由有机磷衍生物促进的连续流动反应。本节结构分为四个主要小节,即膦、亚膦酸酯、膦酸酯和膦酸介导的转化反应。最后一节回顾了二苯基膦酰叠氮化物(DPPA)作为叠氮化试剂 在连续工艺中的制备与应用。
Mitsunobu反应:Eli Lilly公司报道了利用流动技术进行Mitsunobu反应,作为抗抑郁药氟西汀合成的关键步骤,实现了高效和高产率。
图11基于Mitsunobu反应的氟西汀连续流生产工艺
还原反应:TCEP作为还原剂,在微流控条件下用于多肽的天然化学连接(NCL),高效制备环肽。
图12 采用TCEP作为还原剂的连续流天然化学连接法合成环肽工艺
还原反应:在抗抑郁与麻醉剂氯胺酮(Ketamine)的流动合成中,其关键羟基化步骤利用P(OEt)3作为还原剂,在O2/碱性条件下将酮转化为α-羟基酮,整个多步过程可在流动体系中串联完成。
图13 (a) 采用P(OEt)3作为还原剂的酮类化合物还原反应体系MB代表氢氧化物或醇盐碱,M为对应抗衡离子 (b) 用于制备API氯胺酮及其衍生物的连续流可串联羟基化工艺
Horner-Wadsworth-Emmons (HWE)烯化:流动条件下,从醛/酮和膦酸酯制备烯烃。在(-)-奥司他韦全合成中应用了多米诺迈克尔-分子内霍纳尔-沃兹沃思-埃蒙斯反应。
图14用于制备奥司他韦(-)的全串联连续流工艺,包含多米诺Michael-分子内HWE反应
Seyferth-Gilbert同系化:利用Ohira-Bestmann试剂,在流动条件下将醛转化为炔烃,并可与叠氮化物进行Huisgen环加成串联制备三氮唑,体系中集成固定化清除剂简化纯化。
图15 (a) 采用Ohira-Bestmann试剂制备炔烃衍生物的连续流系统 (b) 以醛为起始原料、使用Ohira-Bestmann试剂制备三唑类化合物的连续流工艺 (c) 以醇为起始原料、使用Ohira-Bestmann试剂制备三唑类化合物的连续流工艺
2011年,Belder等人研究了在微流控条件下采用手性磷酸 催化剂实现不对称有机催化的应用。该微流控装置还具备在线对 映体分离及在线质谱(MS)分析功能。该系统实现了多种手 性催化剂在不对称合成中的快速筛选。
图16有机催化的Mannich反应集成于带有在线电泳及后续质谱检测的微芯片中
DPPA的制备:Jensen课题组开发了DPPA的连续流动安全制备方法,采用DPPCl与NaN3在相转移催化剂作用下的两相反应,结合在线红外监测和膜分离器,日产量可达6kg。
DPPA的应用 (Curtius重排):流动条件下,羧酸与DPPA反应生成酰基叠氮,原位热解发生Curtius重排得到异氰酸酯,再被亲核试剂捕获生成氨基甲酸酯、脲等。
图18采用二苯基磷酰叠氮化物作为叠氮化试剂的连续流Curtius重排反应制备氨基甲酸酯、脲类及氨基脲衍生物
该策略被广泛应用于多种药物中间体和活性分子的合成,如乙酰辅酶A羧化酶抑制剂前体、Bromosporine类似物前体、PARP-1抑制剂、CCR1拮抗剂等,流动化学极大地提升了这类高危反应的安全性。