欧世盛高压泵：阿尔茨海默病探针Aftobetin 及其类似物的绿色合成

Aftobetin 是一种用于阿尔茨海默病早期诊断的非侵入性分子探针。2024年发表于《ChemSusChem》的文献《Green Synthesis of Alzheimer’s Disease Probes Aftobetin and Analogues Enabled by Flow Technology and Heterogeneous Photocatalysis》,对该探针及其类似物的全流动绿色合成工艺进行了深入探索。欧世盛为该研究提供了DP柱塞泵和HP注射泵，用于酯化与Knoevenagel缩合反应进料，为两步连续流反应的稳定供料与高效串联提供了关键设备支撑。

DP双柱塞高压恒流输液泵

一款专为实验室流动化学需求设计的高端精密仪器。适用于环保、化工、生物、石油、制药等多个领域，特别适合于需要精确控制液体流量和压力的高端研究和工业应用。

￭ 开放式控制平台，提供 RS485、RS232 等多种通信接口

￭ 恒流模式或恒压模式可任意切换

￭ 0.001~3000mL/min 流量范围可选

￭ 316L、C276、PTFE 等多种泵材料可选，满足输送不同原料特性需要

HP双注射高压恒流输液泵

全球首创大流量、高耐压、耐腐蚀双注射高压恒流输液泵，解决了输液泵不能输送粘性或带有悬浮颗粒或强腐蚀物料的问题，使流动化学发展不再受输液泵的限制。

￭ 高精度：滚珠丝杠与编码电机驱动相结合，实现单步注射量 0.1μL

￭ 耐腐蚀材料：与液体接触材料为 MONEL、FFKM、PTFE 等耐腐蚀材料，可根据输送液体特性选择不同材料输液泵

￭友好界面：自带控制键盘及液晶显示屏，方便用户操作

￭梯度供液模式：可根据工况场景设定工作模式

研究亮点及意义

本研究的核心技术突破在于将多相光催化与流动合成技术深度结合，解决了多相光催化放大过程中光穿透差、催化剂易沉降的行业难题，实现了阿尔茨海默病探针Aftobetin 的绿色流动合成工艺。

研究拓展了氮化碳光催化与流动化学在药物分子合成中的应用边界，为温和、绿色的碳 - 氮偶联反应提供了新的方法学范例；也为其他荧光诊断探针、小分子药物的绿色合成与工艺升级提供了重要思路。

导图

实验方法

>>>> 设备与耗材

本研究以连续流动反应平台为核心，搭建了多套适配不同反应的装置：包括用于光催化反应的循环流动闭环反应系统、用于酯化反应的微流控PFA 盘管反应器，配套蠕动泵、柱塞泵实现稳定的物料输送；光源采用 455 nm 蓝色 LED 阵列，为多相光催化反应提供均匀光照；多相催化剂选用石墨相氮化碳（g-C₃N₄）和介孔氮化碳（mpg-C₃N₄），以乙二醇二甲醚合氯化镍（NiCl₂・glyme）替代传统钯催化剂；溶剂选用乙腈、N,N - 二甲基乙酰胺（DMA）、四氢呋喃（THF）等低毒溶剂，避免了传统工艺中高毒性试剂的使用。

>>>> 实验流程

整体工艺按 “分步优化 - 串联集成” 的思路设计，依次完成四步关键过程：首先，通过循环流动光催化苄醇空气氧化反应，将醇中间体转化为醛；其次，采用镍 - 氮化碳双光催化体系进行碳 - 氮偶联反应，构建含氮中间体；随后，利用微流控反应器实现酰氯与醇的快速酯化，制备氰基乙酸酯中间体；最后，将碳 - 氮偶联、酯化与Knoevenagel缩合三步反应在线串联，无需对中间体进行分离纯化，直接得到目标产物 Aftobetin 及其类似物。

实验结果

>>>> 光催化苄醇空气氧化

针对传统合成中有毒铬氧化剂带来的污染问题，本研究开发了氮化碳介导的空气氧化体系。以空气为唯一氧化剂，在循环流动装置中，通过高速流动强化传质与光照效率，反应时间从釜式的 42 小时大幅缩短至 8 小时，收率从 72% 提升至 80%，并成功实现 20 克级放大制备；催化剂可回收循环使用 4 次，活性无明显下降，有效解决了传统工艺的环保与放大难题。

>>>> 镍 - 氮化碳双光催化碳氮偶联反应

针对传统钯催化碳 - 氮偶联反应成本高、条件苛刻的缺陷，本研究构建了镍 - 氮化碳双光催化体系。该体系在 35–40℃的温和条件下即可高效构建碳 - 氮键，替代了传统 110℃、72 小时的钯催化工艺；在循环流动装置中实现了 20 克级放大，收率稳定在 72% 左右，同时可通过调整胺底物，高效制备多种中间体衍生物，为后续探针结构优化提供了基础。

>>>> 三步串联

为进一步提升工艺效率，本研究将碳氮偶联 - 酯化 - Knoevenagel缩合三步反应进行在线串联集成。其中，微流控酯化反应仅需 30 秒即可完成，收率达 92%–94%，且无传统 Steglich 酯化中难去除的二环己基脲副产物；三步反应串联后，省去了中间体的多次分离纯化步骤，溶剂用量显著降低，最终可一锅制备 Aftobetin 及其 7 种类似物，单批次产量达 12–20 克，总收率 35%–58%，大幅提升了合成效率。

研究结论

本研究成功构建了 Aftobetin 的全流动绿色合成路线，显著优于传统间歇工艺。多相光催化与连续流技术相集成，不仅实现了醇的空气氧化，作为Cr(IV)氧化的更绿色替代方法，而且还用非贵金属镍催化在室温下替代了贵金属钯催化的高温C–N偶联反应。该工艺首次将多相镍 - 光催化碳 - 氮偶联应用于药物诊断分子合成，为绿色流动合成在医药领域的应用提供了示范。

与Steglich酯化反应相比，本研究提供了一种更快、更清洁的酯化方案。为了进一步提升绿色性，将C–N偶联、酯化和Knoevenagel缩合三个步骤串联起来，为化学衍生化开辟了新的途径。

主要图表

图1. Aftobetin的简要介绍以及间歇式合成方案与连续流合成方案的比较

图2. 循环流反应器中的光催化苄醇氧化反应

图3. 温和且可放量的光-镍催化C-N偶联反应

图4. 用于合成Aftobetin及其类似物的三步串联连续流方案

表 S1. 研究中使用的连续流设备及耗材

图 S10. 三步串联流动合成装置图

图S11. 流动反应器中酯化与Knoevenagel缩合

参考文献

doi.org/10.1002/cssc.202401214