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康宁认证实验室:方法学、全合成及工业相关靶标制备的典型实例综述Ⅱ

更新时间:2025-07-30      点击次数:115

研究背景

“Phosphorus mirabilis",拉丁语意为“奇迹般的光明使者",这是1669年德国商人Brand在寻找点金石时偶然发现的白色发光物质——的最初称谓。

磷,这个与氮同族的非金属元素,不仅是构成生命(如DNA, RNA, ATP及细胞膜磷脂)不可或缺的核心元素,其衍生物更是在现代化学工业中扮演着举足轻重的角色,比如:

  • 农用化学品:约95%的磷用于生产化肥,支撑着全球农业。但磷矿石的不可再生性也引发了对“磷峰值"和可持续利用的深切关注。

  • 医药与材料:从抗HIV药物、骨质疏松治疗剂到高血压药物,再到著名的Wittig烯化、Arbuzov反应、Staudinger反应、Mitsunobu反应等经典反应的试剂,以及各种有机金属配合物的配体,有机磷化合物的身影无处不在。

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图 1多种具有研究价值的天然与合成有机磷化合物化学结构

康宁欧洲认证实验室,来自比利时列日大学 Jean-Christophe M. Monbaliu 教授团队在 European Journal of Organic Chemistry 上发表了一篇题为 "Continuous Flow Organophosphorus Chemistry" 的重要综述 (Very Important Paper),系统总结了连续流动有机磷化学的最新进展。

小编从众多案例中精挑细选,整理出一些经典案例,期待与大家共同分享与交流。今天继续为大家介绍第二篇章:有机磷化合物的连续流动合成。

点击前文回顾: 

第一篇章:有机磷化合物的连续流动合成

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有机磷试剂介导的连续流动反应

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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。

01

膦试剂介导的反应 

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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。

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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。

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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

02

亚磷酸酯介导的反应

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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。

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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

03

膦酸酯介导的反应

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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。

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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。

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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

04

磷酸介导的反应

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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。

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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

05

二苯基磷酰叠氮 (DPPA) 的制备与应用

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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。

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图17红外监控连续流法制备二苯基磷酰叠氮化物

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。

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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。

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展望:机遇与挑战并存

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有机磷化学的重要性不言而喻,从基础研究到工业应用,其触角已延伸至国计民生的方方面面。连续流动化学以其独特的优势,正在为这个经典领域注入新的活力:

  • 更安全、更高效、更绿色的合成路线成为可能。

  • 复杂分子和API的合成有望实现模块化、自动化和智能化生产。

  • 高危、不稳定试剂和中间体的处理变得更加可控。

  • 新反应条件的探索和工艺优化速度加快。

  • 它不仅是化学家工具箱中的又一利器,更是推动有机磷化学走向更高效、更安全、更可持续未来的关键技术之一。我们期待未来有更多突破性的研究成果涌现!

参考文献:

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

doi:10.1002/ejoc.202000430