新萄京娱乐场网址5197-www.5197.com-官网直营

联系电话 4008121766

当前位置:首页  >  技术文章  >  【名家案例】一步到位——醛的直接氧化酯化反应

【名家案例】一步到位——醛的直接氧化酯化反应

更新时间:2023-05-29      点击次数:1050

研究背景

将醛直接氧化酯化是有机合成的研究热点,但醛直接氧化酯化却常有以下问题:

欧洲著名连续流专家,奥地利Graz大学C.Oliver Kappe教授开发了一种过硫酸原位生成并在线消耗,直接实现醛的氧化酯化连续流合成的工艺,大大降低了安全隐患。

该工艺可扩展到多种脂肪族和芳香族醛的转化,并通过多克级合成验证了其制备能力。

研究过程

01  过硫酸的生成

Oliver教授将H2O2与硫酸混合生成过硫酸。考虑到过硫酸的不稳定性和爆炸性分解的倾向,作者通过连续流反应器,实现过硫酸的原位生成与在线消耗,提高过硫酸的实用性,并将安全风险降低。

在连续流工艺开发之前,为了表征过硫酸的形成和分解,评估反应过程中潜在的安全隐患,作者使用反应量热仪探究了H2SO4-H2O2反应体系的热行为。

图片

图1. 热量滴定试验

研究发现过硫酸的形成需要高于70°C (图 1),过硫酸在生成后直接发生降解,反应焓(-271.5±10.1 KJ.mol-1)包括过硫酸的生成和分解。

02  氧化醛酯化反应

装置搭建:在获得了足够的过硫酸形成与分解的数据后,作者搭建了连续流的反应装置:在甲醇存在下形成过硫酸并随后进行氧化醛酯化反应。

图片

图2. 直接氧化酯化的连续流动示意图

实验中肉桂醛作为底物溶解在MeOH中,将H2SO4的MeOH溶液与H2O2溶液进行连续混合,分别泵入反应器。经反应器流出的反应液又通过加热且带有背压的反应线圈,最后反应液被导入含有饱和NaHCO3水溶液以及MnO2混合物的烧瓶中,进行反应的在线淬灭。

反应优化:作者对反应进行了优化,结果如下。

图片

表1. 肉桂醛直接氧化酯化反应的优化

反应机理研究:通过对反应的研究,作者给出了可能的硫酸醛类氧化酯化反应的反应机理。

图片

图3. 可能的反应机理

03  过硫酸氧化酯化反应拓展

作者进一步研究了多种脂肪醛以及取代芳醛作为底物的反应体系,验证过硫酸氧化酯化反应的实用性。

图片

图片

向下滑动查看完整表格

表2. 取代芳醛作为底物的拓展研究

研究表明,该方法不管是对脂肪醛还是对芳香醛都有着广泛的实用性。

04  可持续性和对环境影响的研究

为了评估过程的可持续性和对环境的影响,作者研究了著名药物Paroxetine合成中的关键中间体。Paroxetine是一种选择性血清素再摄取抑制剂,广泛用于治疗抑郁症和惊恐障碍。

图片

图4. Paroxetine的合成

对γ-硝基醛(5)氧化酯化制γ-硝基酯(6),作者利用连续过硫酸氧化酯化得到的数据和基于N-溴代琥珀酰亚胺(NBS)的氧化的文献数据,进行了分析E因子、过程质量强度(PMI)、反应质量效率(RME)、原子经济性(AE)和效率(OE)的比较。

图片

表3. 可持续性和对环境影响的研究

结果表明,流动过程执行地更好。流动过程对环境更友好、产生的废物更少,因此更可持续。

研究小结

参考文献:ChemSusChem 2023, 16, e202201868


新萄京娱乐场网址5197-www.5197.com-官网直营
Baidu
sogou