Dans le domaine de la synthèse organique, les éthers diaryliques sont une classe critique d'unités structurelles largement présentes dans les produits naturels, les médicaments et les produits agrochimiques. Les chercheurs ont longtemps exploré des moyens de synthétiser efficacement les éthers diaryliques, parmi lesquels:PdCatalytiqueC-OLa réaction de couplage croisé est l'une des stratégies couramment utilisées. Cependant, les méthodes traditionnelles reposent sur des bases inorganiques insolubles, conduisant à des systèmes réactionnels hétérogènes, non seulement mal reproductibles à différentes échelles et entre laboratoires, mais également incompatibles avec de nombreuses technologies habilitantes modernes. Pourtant,Martyna I. OstrowskaEt,par James A. Morrisetavec Liam T. BallLes dernières recherches de l'équipe ont conduit à des progrès révolutionnaires, ils ont développé une homogénéitéPdCatalyse des Phénols et des aryltrifluorométhanesulfonatesC-OCoupler la réaction et démontrer un grand potentiel dans l'application de la technologie de flux continu.

Le dilemme de la méthode traditionnelle: les nombreuses difficultés de la réaction hétérogène

La traditionPdCatalyser la réaction de synthèse des éthers diaryliques, en raison de l'utilisation de bases inorganiques insolubles, de sorte que le système réactionnel est dans un état de phase hétérogène solide - liquide biphasique. Ce système hétérogène pose de nombreux problèmes:

Sensibilité au transfert de masse:Le transfert de masse en phase double solide - liquide est extrêmement sensible à l'efficacité de l'agitation et, lors de la production à l'échelle de l'usine, un réacteur soigneusement conçu est nécessaire pour garantir l'effet de transfert de masse; Dans le même temps, la taille et la morphologie des particules de base peuvent changer dans différents lots ainsi que pendant la réaction, ce qui affecte davantage le transfert de masse.

RépéterMauvais sexe:Parce que le transfert de masse est influencé par plusieurs facteurs et instable, lorsque la réaction est convertie dans différents laboratoires ou à différentes échelles,RépétabilitéLes problèmes sont très fréquents et causent une grande détresse à la recherche scientifique et à la production.

Incompatible avec les technologies habilitantes:Dans les expériences à haut débit, les oscillations orbitales couramment utilisées ou l'agitation par retournement rendent difficile le mélange adéquat des suspensions lourdes, conduisant à une activité réactive résultante.“tendance« etNon reproductible à l'échelle de la préparation; Lorsqu'il est chauffé par micro - ondes, un mauvais mélange peut exposer l'échantillon de manière inégale dans le champ magnétique, un gradient de température se forme à l'intérieur du réacteur, ce qui entraîne non seulement une erreur de mesure de la température affectant la reproductibilité, mais également une surchauffe locale, entraînant une perte de contrôle de La chaleur et même une explosion; Lors du passage d'une réaction en lot à une réaction en flux continu, le réacteur est susceptible de se boucher et nécessite souvent une intervention technique spécialisée pour le résoudre. De plus, quelle que soit la taille et la forme de la réaction, la surveillance de la réaction dans les systèmes hétérogènes est difficile et ne favorise pas l'optimisation de la réaction, l'étude des mécanismes et le contrôle des processus.

Programme d'innovation: homogènePdSystème de réaction catalytique

Pour remédier aux inconvénients des méthodes traditionnelles, l'équipe de recherche a développé une phase homogène à base d'amines tertiaires faiblement solubles.PdSystème catalytique, ce système présente les avantages clés suivants:

Environnement réactionnel homogène:En utilisant une base organique soluble, le mélange réactionnel est rendu homogène, ce qui résout fondamentalement le problème du transfert de masse et de la reproductibilité des systèmes hétérogènes.

Régulation précise des conditions de réaction:Grâce à une sélection minutieuse des Ligands, des réactifs électrophiles aryliques et des bases, les réactions secondaires et l'empoisonnement du catalyseur sont efficacement évités, ce qui permet une réaction catalytique efficace. L'étude a révélé,AdBippyPhos(L28) avecPMPLa combinaison excelle dans la réaction et peut améliorer considérablement l'efficacité et la sélectivité de la réaction.

Large applicabilité des substrats:Ce procédé présente une bonne compatibilité avec une grande variété de substrats aryltrifluorométhanesulfonates et phénoliques, qu'il s'agisse de substrats porteurs de groupes électrodonneurs, électroattracteurs ou substituants ortho, conduisant le plus souvent au produit cible avec de bons à excellents rendements. Pour certains Phénols complexes dérivés de produits naturels, il est également possible de construire rapidement des structures complexes de diaryléther par cette méthode.

Faits saillants principaux: application réussie de la technologie de flux continu

Parmi les nombreux avantages, l'application de la méthode dans la technologie de flux continu est particulièrement remarquable, devenant une percée importante dans la promotion de l'efficacité et de l'échelle de la chimie de synthèse:

Conversion transparente sans optimisation supplémentaire:L'équipe de recherche utilise“Micro - ondes à flux continu« etMode, qui convertit la réaction directement d'une réaction par lots micro - ondes à une réaction par flux continu, sans optimisation supplémentaire des conditions de réaction. Produits cibles liés à l'industrie– –Acétyl - coenzymeUnInhibiteur de carboxylase fumée de fluoxa (fluazifopA titre d'exemple de synthèse, le produit d'intérêt peut être obtenu avec d'excellents rendements dans une réaction de lot, que ce soit par micro - ondes ou par chauffage conventionnel (changement du solvant en anisole à haut point d'ébullition), alors que l'application directe de cette réaction à un système à flux continu donne également de bons résultats.

Rendement élevé et efficace, adapté à la production à grande échelle:Dans des conditions de réaction en flux continu, il ne suffit pas de30Minutes de temps de fonctionnement, vous pouvez obtenir plus de1Grammes de fumée d'herbe fluorée, rendement de séparation jusqu'à76%, la conversion en production quotidienne peut atteindre53Grammes. Cette capacité de production efficace constitue une base solide pour l'application de la méthode à la production à l'échelle industrielle.

L'équipement est simple et facile à promouvoir:Le dispositif expérimental à flux continu est extrêmement simple, tous les réactifs sont chargés dans une seule seringue à l'air, puis passent par le polytétrafluoroéthylène standard immergé dans un bain d'huile de silicone (PTFE), le tube chauffe la bobine pour terminer la réaction. Sans l'utilisation d'équipements complexes tels que des té hybrides, des régulateurs de contre - pression ou des pompes avancées, même les laboratoires sans expérience en chimie à flux continu peuvent facilement effectuer des expériences pertinentes, réduisant considérablement le seuil d'application de la technologie à flux continu et favorisant une large diffusion de la méthode.

Étude des mécanismes réactionnels: fournir un support théorique à l'optimisation des réactions

L'étude approfondie des mécanismes réactionnels fournit une base théorique importante pour l'optimisation et l'application de la méthode:

Catalyseurétat de reposAvec l'étape de résolution: par l'étude de la cinétique de réaction et l'analyse de la relation linéaire d'énergie libre, le catalyseur a été déterminéétat de reposEst un phénolate d'arylpalladium (Ⅲ), l'étape d'élimination réductrice est une étape décisive de la réaction. Cette découverte fournit une direction claire pour optimiser davantage les conditions de réaction et augmenter la vitesse de réaction.

Effets électroniques:HammettL'analyse de la figure montre que la vitesse de réaction est sensible aux propriétés électroniques du trifluorométhanesulfonate d'aryle et du substrat phénolique. Du trifluorométhanesulfonate d'aryleHammettConstanteρEst positif (+1.75), indiquant que les groupes électroattracteurs favorisent la conduite de la réaction; PhénoliquesHammettConstanteρValeur négative (-2.21), c'est - à - dire que l'administration de groupes électroniques favorise la réaction. Sur la base de cette loi, les chercheurs peuvent optimiser l'effet de la réaction en choisissant un substrat avec les propriétés électroniques appropriées. Par exemple, lorsque le phénol appauvri en électrons réagit mal avec le trifluorométhanesulfonate neutre en électrons, la partie aryle la plus riche en électrons peut être utilisée comme phénol et la partie la plus pauvre en électrons comme trifluorométhanesulfonate, ce qui permet un couplage efficace.

Résumé et perspectives

Homogènes développés par cette étudePdPhénols catalytiquesLe O-La méthode d'arylation, non seulement résout de nombreux problèmes de réaction hétérogène traditionnelle, mais réalise également des percées majeures dans l'application de la technologie de flux continu. Ses exigences d'équipement simples, son efficacité de réaction efficace et sa grande adaptabilité aux substrats lui confèrent un grand potentiel d'application tant dans la recherche scientifique que dans la production industrielle. À l'avenir, avec la poursuite de l'amélioration et de la promotion de la méthode, il est prévu d'apporter des changements révolutionnaires à la synthèse des composés de type diaryléther, de promouvoir le développement rapide de la recherche et du développement de médicaments, de la production de produits agrochimiques et d'autres domaines. Dans le même temps, l'étude fournit également des leçons précieuses pour l'optimisation d'autres réactions de couplage croisé et l'application de la technologie de flux continu pour faire progresser la chimie de synthèse assistée vers une approche plus efficace, plus verte et plus évolutive.

Zhejiang breilis Continuous streaming Photochemistry: un outil technologique permettant une synthèse efficace

Technologie de photochimie continue de streaming à breilis, Zhejiang, en collaboration avecOstrowskaL'idée de la synthèse assistée par flux continu dans l'étude de l'équipe est très bien adaptée pour les PhénolsO -Des réactions telles que l'arylation offrent des solutions efficaces. Son réacteur à plaques photochimiques utilise un microcanal tridimensionnel gravé au Laser femtoseconde, associé à une cavité en verre à haute transmittance, pour atteindre un contact complet entre les réactifs et les photons, améliorant considérablement l'efficacité du transfert de masse.

Ce support technique 254- 950nmRéglage flexible de la longueur d'onde, combiné avec±0.1℃Le contrôle précis de la température et le système de surveillance intelligent peuvent s'adapter aux besoins de régulation fine du système catalytique homogène, résoudre les problèmes de faible efficacité et de mauvaise reproductibilité des réactions traditionnelles. La conception modulaire permet une articulation transparente du petit essai à la production de tonnes.

Breilis - - réacteur de photopolymérisation à plaques micropass