酰胺廣泛存在于藥物、以及具有生物活性成分的天然產(chǎn)品中。酰胺的合成也是有機(jī)合成
重要的反應(yīng)之一。
常用的酰胺合成方法是需要活化羧基衍生物,如酰氯、酸酐和酯類。或者,羧酸直接與胺
反應(yīng),由化學(xué)計量的偶聯(lián)劑(例如碳化二亞胺或 1-苯并三唑衍生物)輔助。
然而,這些經(jīng)典方法原子效率低,導(dǎo)致環(huán)境污染。因此,藥物圓桌會議確定“采用高原子經(jīng)
濟(jì)性反應(yīng)物形成酰胺”是有機(jī)化學(xué)中具挑戰(zhàn)性的任務(wù)之一。
杭州師范大學(xué)的張文文課題小組使用微滴定作為微通道反應(yīng)器,以酮和羥胺作為底物合成酮
肟,酮肟經(jīng)過貝克曼重排得到產(chǎn)物酰胺。
步合成酮肟:
作者分別嘗試了溫度、羥胺濃度和氫氧化鈉濃度對收率的影響,相對于釜式 1 小時的反應(yīng)時
間,使用微反應(yīng)器僅需幾秒鐘即可達(dá)到與釜式相似的收率。
第二步酮肟催化合成酰胺:
作者分別嘗試了停留時間和溫度對收率的影響:
根據(jù)篩選好的條件,作者分別對比了不同催化劑在微滴定和釜式的收率,可以看出微滴定中
的收率遠(yuǎn)高于釜式,側(cè)面也反映出了微滴定的反應(yīng)速度更快:
后,作者分別測試了不同底物在微滴定和釜式中的合成收率,微滴定收率同樣遠(yuǎn)高于釜式:
縱觀整個實驗,可以看出使用微反應(yīng)器可以:
1)極大的提升產(chǎn)物酰胺的合成收率;
2)反應(yīng)時間從小時縮短至幾秒;
3)節(jié)省有機(jī)溶劑響應(yīng)綠色化學(xué)號召;
4)簡易的操作方式可以快速對反應(yīng)條件進(jìn)行篩選。
后續(xù)優(yōu)化可以選用更大通道尺寸的微通道反應(yīng)器,流速非常有希望從毫克每分鐘到幾十克每
分鐘直至噸級工業(yè)化生產(chǎn)。
參考文獻(xiàn):
DOI: 10.1021/acs.joc.8b02669 ;
J. Org. Chem. 2019, 84, 851−859