连续流微反应技术在不对称催化反应中的应用

相对于分批催化反应,连续流中的不对称催 化反应具有更多的优势，例如提高产物的选择性 和产率，快速进行条件的筛选，易于自动化控制连 续流反应，提供均相反应催化剂潜在长期应用的 研发途径。在微反应器中进行的均相不对称催化 已在快速筛选催化剂、集成在线分析、研究不稳定 中间体的多步转化机理以及降低催化剂负载或提 高均相催化剂回收方面均有成功案例 。

间歇设备上的氰化反应极具危险性，需要对 反应的参数进行严格的控制。连续流技术提供了一种较好的控制反应参数，降低风险系数的方法。Vieira [1] 开发了规模化生产瑞德西韦药物中间体的连续氰化工艺系统,反应示意图见图 1( a)。

图 5 微反应系统中不对称催化反应示意图

该 中间体的间歇制备工艺是将化合物在二氯甲烷（ DCM)中与三氟乙酸( TFA)、三甲基甲硅烷基三 氟甲磺酸酯( TMSOTf) 和三甲基甲硅烷基氰化物 (TMSCN)混合进行氰化反应,为了获得良好的非 对映选择性，反应需要控制在较低温度。 Vieira 设 计和制造了处理效率达 2kg / h 的不锈钢连续 流反 应器(图 2( a))。

图 2 不对称催化反应微反应器

连续流系统将氰化反应温度保 持在-30℃，使间歇制备的产率 71%、纯度 99. 2% 提高至产率 78%、纯度 99. 9%。 使用连续流系统， 不同生产规模的反应选择性稳定为 94%，解决了 间歇反应器中反应物随反应时间增加对非对映选 择性和产率产生的负面影响,实现了减少反应体 积、提高温度控制和混合效率情况下的规模化安 全生产。

Wang [2] 使用 250 μL 连续流微反应芯片(图 (b)),对双噁唑啉-金属配合物催化 β-酮酸酯的不对称氟化反应展开研究，筛选出连续流条件下较优的配体与路易斯酸组合、反应温度和溶剂,并且对该催化体系的催化剂负载量和停留时间进行研究,反应示意图见图 5(b)。β-酮酸酯氟化产物获得了优异的收率和对映选择性,反应时间为 0. 5 ~20 min,在催化剂(Cu(OTf)2 / IIIc)用量为 1 mol%的情况下,得到了 99%高收率和优异的对映体选择性的产物,ee 值可达 98%。

最后以 β-酮酸酯氟化产物的制备方法为基准，介绍了该反应所需配体、底物的合成通式,并且列举了相关的表征数据，证明了连续流系统的底物普适性,适用于多种类型和种类的 β-酮酸酯化合物。

目前,在连续流系统中进行的不对称催化转化研究尚处于起步阶段,所提出的方法大多适用于特定的底物，且少有规模化的生产。因此,开发广泛应用的连续流微反应器和高性能的催化剂具有重要意义，尤其是有效解决催化剂失活等问题。利用微反应技术,提高转化效率，减少反应时间和催化剂数量,将为不对称催化反应的大规模工程应用开辟途径。[3]

参考文献

[1 ]Vieira T, Stevens A,Chtchemelinine A, et al. Development of a large-scale cyanation process using continuous flow chemistry en route to the synthesis of remdesivir [J]. Org Process Res Dev,2020,24(10):2113-2121.

[2]Wang Y,Jiang Z,Chu M,et al. Asymmetric copper-catalyzed fluorination of cyclic β-keto esters in a continuousflow microreactor [ J]. Org Bio Chem, 2020, 18 ( 26): 4927-4931.

[3]王梦迪 ,罗 瑾 ,吴 巍 ,于海斌 微反应技术在均相反应中的应用 化学研究与应用 Vol. 35,No. 4 Apr. ,2023

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