研究背景
在化學(xué)領(lǐng)域,點擊反應(yīng)是一種高效的合成策略,其特點是利用高選擇性和高效反應(yīng)來快速構(gòu)建復(fù)雜分子。Barry Sharpless、Morten Meldal和Carolyn Bertozzi教授因其在 “點擊反應(yīng)" 方面的開創(chuàng)性工作及其對生物正交變換的擴展而于2022年獲得諾貝爾化學(xué)獎。
銅催化的疊氮化物和炔烴之間的[3+2]環(huán)加成反應(yīng),也被稱為Huisgen環(huán)加成,是最為重要的點擊反應(yīng)之一。相比傳統(tǒng)的批處理方案,在連續(xù)流設(shè)備中進(jìn)行Huisgen環(huán)加成具有顯著優(yōu)勢:
如更精確的溫度控制;
更快地達(dá)到所需溫度;
改進(jìn)的混合;
更高的催化劑與底物比率;
更快的催化劑和參數(shù)篩選。
在上篇內(nèi)容中為大家已介紹在連續(xù)流反應(yīng)器系統(tǒng)中進(jìn)行的不同類型的點擊反應(yīng),點擊進(jìn)入查看:
Ceylan團(tuán)隊
- 磁性材料的應(yīng)用
2010年,Ceylan的團(tuán)隊報告了一種有趣且具創(chuàng)新性,在連續(xù)流中進(jìn)行Huisgen環(huán)加成的方法。在他們早期的工作中,他們使用了鐵磁性材料,如Fe3O4納米顆粒,這種材料可以進(jìn)行感應(yīng)加熱,從而產(chǎn)生了一種新的、有效的加熱連續(xù)流反應(yīng)器系統(tǒng)的方法。
其他導(dǎo)電材料,比如銅,將感應(yīng)加熱與其固有的催化活性相結(jié)合,形成優(yōu)異的金屬活化和底物的快速轉(zhuǎn)化。
Pan的團(tuán)隊
- 大分子催化劑的應(yīng)用
Pan的小組開發(fā)了一種聚苯乙烯-聚乙二醇樹脂負(fù)載的三嗪基聚乙烯亞胺樹狀大分子催化劑體系,其中Cu2+離子結(jié)合在三嗪氮和氨基之間。
該小組研究了涉及具有吸電子和給電子官能團(tuán)(21a?m)以及芳基、芐基和脂肪族疊氮化物(22a?f)的各種脂肪族和芳香族炔烴的反應(yīng)的底物耐受性(Scheme 10)。在所有情況下,基材都能達(dá)到所需效果,三唑的產(chǎn)率很高(89?99%)。
Fu?lo?p團(tuán)隊
- 銅粉的應(yīng)用
2013年,F(xiàn)u?lo?p團(tuán)隊將銅粉裝入不銹鋼催化劑筒中,合成了多取代的1,2,3-三唑部分,涉及新型疊氮基β-氨基環(huán)己烷羧酸衍生物。
該小組還通過柱色譜法純化化合物后,對其進(jìn)行ICP-MS來測量分離產(chǎn)物的銅含量。實驗表明,在每個反應(yīng)中銅污染都處于可接受的水平(3.9?9.1μg Cu/g產(chǎn)物)。
為了證明該方法的可擴展性并隨著時間的推移檢查催化劑活性,使23b和24d之間的反應(yīng)連續(xù)運行100分鐘。在不改變催化劑床的情況下,獲得96%的產(chǎn)率,相當(dāng)于2.04克相應(yīng)的三唑。
Vandenbergh團(tuán)隊
- 端基修飾和環(huán)加成
Vandenbergh等人成功地證明了微流反應(yīng)器,用于連續(xù)合成用疊氮化物端基修飾的聚合物的有用性。用炔烴聚合物進(jìn)行銅催化的環(huán)加成,得到嵌段之間具有三唑連接體的嵌段共聚物。
與分批技術(shù)相比,這一結(jié)果可以被認(rèn)為是一個顯著的改進(jìn),因為后者需要3小時的反應(yīng)時間,而連續(xù)流動方法的停留時間僅為40分鐘,這足以滿足轉(zhuǎn)變使用尺寸排阻色譜法對所得的三唑連接的嵌段共聚物進(jìn)行表征。
Wen的團(tuán)隊
- 納米多孔膜的應(yīng)用
Wen的團(tuán)隊最近報道了一種由金銅合金納米線制成的新型納米多孔膜,用于有效催化炔烴和疊氮化物之間的Huisgen環(huán)加成。
與其他反應(yīng)模式相比,這種催化劑體系的顯著優(yōu)點是在分批和流動中銅浸出量減少。此外,該合金由于其高金含量而更耐表面氧化。
膜催化劑的重復(fù)使用性研究。僅在第五個實驗中檢測到產(chǎn)率的相對較小的下降(89%);
底物研究,以確認(rèn)膜催化反應(yīng)的穩(wěn)健性(Scheme 13);
幾種不同的疊氮化物,其中一種包括二氧雜環(huán)戊環(huán)部分合成化學(xué);
放大實驗,化合物25a也在克級(1.81g)上,通過通宵運行系統(tǒng)。
Mes?c?ic?團(tuán)隊
- 超聲的應(yīng)用
Mesc?ic?;?及其同事,使用超聲支持的連續(xù)流動反應(yīng)器系統(tǒng),合成了新型的1,2,3-三唑基附加的L-抗壞血酸衍生物。這是疊氮化物取代的抗壞血酸和炔烴之間的Huisgen環(huán)加成的第一個文獻(xiàn)例子。
作者還發(fā)現(xiàn),這些產(chǎn)品的產(chǎn)量取決于三唑部分的取代模式。與所有其他化合物相比,苯基取代的三唑的鄰位和間位給電子基團(tuán)的產(chǎn)率更高。
在掌握最佳條件的情況下,他們使用先前合成的疊氮化乙烯11以中等至良好的產(chǎn)率(39?78%)獲得了12種不同N-乙烯基取代的三唑(16a?l)的化合物庫。
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