苄氧羰基苯丙氨醇

国家标准计划《饲料中盐酸氨丙啉、乙氧酰胺苯甲酯和磺胺喹噁啉的测定》由 TC76（全国饲料工业标准化技术委员会）归口 ，主管部门为国家标准化管理委员会。主要起草单位 中国农业科学院农业质量标准与检测技术研究所[国家饲料质量监督检验中心（北京）] 。征求意见稿.pdf编制说明.pdf

研究简介科学期刊OPRD在2021年7月16日这一期（第7期，第25卷）刊登了来自大连理工大学的孟庆伟教授课题组利用康宁反应器进行苄基催化氧化的最新连续流工艺研究成果，并将其作为封面文章进行了特别报道。本文将详细介绍本研究成果。[1]苄基的直接氧化已广泛应用于药物和精细化学品的合成，很多市售药物分子结构中含有一个或多个被氧化的苄基位置（图1）。传统工艺上，苄基氧化反应需要引入金属催化剂，如 Co、Ru、Ni、Mn 和 Cu。难以避免的金属杂质残留限制了这些体系在药物中的应用。近几年研究者希望能够通过应用非金属催化剂实现苄基的氧化，分子氧被认为是一种理想的氧化剂。有研究者采用O2作为氧化剂建立了从苄基化合物中获得酮的绿色方法[2-7]。但反应时间长，从几十小时到几天不等，效率相对较低。微通道反应器持液量低、高效传热特性可以降低纯氧气与易燃溶剂相互作用时发生局部过热而失控的风险。特别是康宁微反应器独特的内部结构，允许反应物连续分散并充分混合，从而消除了气液反应中的传质限制。传质和温度会影响反应动力学，温度升高反应时间缩短。图2. 反应体系示意图孟教授课题组的苄基催化氧化连续流工艺，选用非金属催化，停留时间54s，获得了高达90.3%的收率，且催化剂和溶剂均可实现循环利用（分别获得了92.6%和94.5%的回收率），且该方法具有很好的底物普适性，为奥卡西平等药物的合成，提供了易于放大的工艺。 研究过程实验以1,2,3,4-四氢萘（1a）的氧化反应为模型反应。对苯基sp3 C - H键进行选择性氧化生成相应的酮类化合物。N-羟基邻苯二甲酰亚胺 (NHPI) 作为催化剂，亚硝酸叔丁酯 (TBN) 作为自由基引发剂。一、反应条件优化研究者选择O2作为氧化剂对溶剂、反应温度、停留时间和物料比等进行了优化实验。1、研究者对溶剂体系进行了考察（图3）通过实验得出最佳溶剂为MeCN和DMK的混合溶剂，该体系仅在54s内便获得最高的收率75.1%（条目7）。图3. 溶剂系统筛选2、接下来分别对反应温度、物料比和停留时间做了优化实验,实验结果见下图：图4. 在微通道反应器中进行的温度和物料比条件优化实验 底物1a的转化率与温度的升高呈正相关。然而在高温条件下，副产物2,3-二氢萘-1,4-二酮（3a）的产率增加。 最佳反应温度为100℃（2a收率80.4%；图4（1））。 TBN的数量和1a的转换之间存在近似线性关系见图4（2）.选择最佳1.5摩尔当量的TBN来优化反应选择性。 如图4（3）NHPI增加到0.75摩尔当量后继续增加对反应产率基本没有影响，故选择0.75摩尔当量NHPI。 此外，在间歇反应中NHPI的用量减少到0.2个当量时，反应收率仍可达到75.3%。同时，NHPI几乎可以完全回收而不被消耗。这些结果证明NHPI在反应中起到了催化剂的作用。 最佳的液体−气体流速比为1:20（图4条目1−3)。当液体流速（Vl）为1.0ml/min，氧气流速（Vg）为20ml/min，停留时间54s时收率最高。二、放大实验研究者应用康宁高通量微通道G1反应器进行了放大实验研究。实验显示连续运行28小时，产物2a的总收率为79.5%（1H-NMR），1小时可生产0.87g（图5）。图5：规模化连续流动苄基羰基化三、底物扩展实验结果最后，在优化条件下进行了底物扩展研究实验（图6）。由不同苄基化合物制备相应的各种酮，均获得了较高的收率。 图6. 苄基sp3 C的快速氧化−氢键得到相应的酮基 关于反应机理及催化剂的讨论为了进一步了解可能的反应机理，研究者进行了一系列平行反应（图7）。图8. 反应机理反应条件筛选和提出的自由基反应机理均表明NHPI不会在反应中被消耗。研究者在实验后收集NHPI，来验证其是否可用于回收（图10）。经过4个循环后，收率仍高于78%。本实验证实了NHPI作为自由基转运剂的作用，并进一步表明该工艺具有规模化商业回收的潜力，可有效降低成本。结果讨论 该研究描述了在 MeCN 和 DMK 的混合溶剂中，通过NHPI 和 TBN 催化苄型 sp3 C-H 键的选择性氧化生成相应的酮。反应时间仅为54s，远低于间歇工艺。 作为催化剂的NHPI可以回收利用。多次循环的收率变化在1%以内。 NHPI的回收率也在90%以上。 作者对连续流工艺进行了放大研究，结果显现，在相同的工艺条件下，该工艺可实现安全连续化生产。 通过拓展实验，作者从苄基亚甲基中获得了一系列有价值的酮，收率为 41.2%~90.3%。 利用康宁微反应器进行快速的开发，不但可以对反应机理进行研究，也便于拓展底物，建立化合物库。 康宁反应器无缝放大的技术优势使该工艺具有很大的商业化潜力，特别是对于氧气氧化这一类在釜式工艺中存在较多困难的反应。Reference：[1] Lei Yun, Jingnan Zhao, Xiaofei Tang, Cunfei Ma, Zongyi Yu, and QingWei Meng*. Selective Oxidation of Benzylic sp3 C–H Bonds using Molecular Oxygen in a Continuous-Flow Microreactor Org. Process Res. Dev. 2021, 7, 1612–1618.[2] Dobras, G. Kasperczyk, K. Jurczyk, S. Orlinska, B. NHydroxyphthalimide Supported on Silica Coated with Ionic Liquids Containing CoCl2 (SCILLs) as New Catalytic System for SolventFree Ethylbenzene Oxidation. Catalysts 2020, 10, 252−264.[3] Mukherjee, M. Dey, A. Electron Transfer Control of Reductase versus Monooxygenase: Catalytic C−H Bond Hydroxylation and Alkene Epoxidation by Molecular Oxygen. ACS Cent. Sci. 2019, 5,671−682.[4] Li, J. Bao, W. H. Tang, Z. C. Guo, B. D. Zhang, S. W. Liu, H. L. Huang, S. P. Zhang, Y. Rao, Y. J. Cercosporin-bioinspired selective photooxidation reactions under mild conditions. Green Chem. 2019, 21, 6073−6081.[5] Hwang, K. C. Sagadevan, A. Kundu, P. The sustainable room temperature conversion of p-xylene to terephthalic acid using ozone and UV irradiation. Green Chem. 2019, 21, 6082−6088.[6] Liu, K. J. Duan, Z. H. Zeng, X. L. Sun, M. Tang, Z. L. Jiang,S. Cao, Z. He, W. M. Clean Oxidation of (Hetero)benzylic Csp3−H Bonds with Molecular Oxygen. ACS Sustainable Chem. Eng. 2019, 7,10293−10298.[7] Li, S. L. Zhu, B. Lee, R. Qiao, B. K. Jiang, Z. Y. Visible lightinduced selective aerobic oxidative transposition of vinyl halides using a tetrahalogenoferrate(iii) complex catalyst. Org. Chem. Front. 2018, 5, 380−385.

文章速递 | 中科院化学所刘会贞、张彬Nat. Commun.：常压多相羰基化绿色合成酯近日，中科院化学所韩布兴院士团队在常压多相羰基化绿色合成酯领域取得重要进展，研究成果以“Ambient-pressure alkoxycarbonylation for sustainable synthesis of ester”为题发表在国际著名期刊《nature communications》上。中科院化学所/卡迪夫大学、华东理工大学、武汉理工大学为该论文第一单位，张彬博士后、袁海洋教授、刘叶博士为共同第一作者，刘会贞研究员、Mark Douthwaite、徐庆岭教授为共同通讯作者。我们与大家分享该研究成果，希望为您的科学研究带来一些灵感和启发。应用方向：多相催化 羰基化 绿色合成酯 氧化铌 原位红外正文内容：丙酸甲酯（MP），作为丙烯酸甲酯聚合物及塑料的关键中间体，其高效羰基化合成路径的探索显得尤为重要。当前，商业上广泛采用的Lucite Alpha过程，即采用均相的钯-膦配体催化剂、甲基苯磺酸作为促进剂，在高压CO下生产MP。该过程存在CO压力高、催化剂体系复杂、催化剂与产物难分离、酸腐蚀与难处理等难点。针对这些难题和挑战，该研究团队创新性地设计缺陷氧化铌载体分散的亚纳米钌团簇催化剂（Ru/NbOx），成功实现了在常压条件下，以CO、乙烯及甲醇为原料，直接高效合成重要工业原料甲基丙酸酯，选择性高达98%以上，CO利用率显著提升至60%。该多相催化过程无需任何有机配体、酸或碱助剂，较传统均相催化剂高出三个数量级。结合原位红外光谱实验与理论计算，该研究精准捕获了反应过程中的关键甲酯中间体（*COOCH3），提出了甲氧羰基化路径。该研究全面表征了Ru/NbOx催化剂的物理化学性质，分别采用高分辨率透射电子显微镜（HRTEM）、球差校正高角环形暗场扫描透射电子显微镜（AC-HAADF-STEM）、EPR光谱分析、X射线光电子能谱（XPS）以及原位红外光谱仪（in situ FTIR）。原位FTIR表面反应实验进一步验证甲氧羰基（甲酯）路径。随着温度的升高，COOMe物种的特征峰1750 cm-1逐渐增强，证实了COOMe的生成（下图）。模拟计算也进一步确认了COOMe的红外振动。时间分辨FTIR实验及XPS分析揭示了Ru/NbOx催化剂上金属态Ru0与离子态Run+的协同作用机制。这些实验数据不仅与DFT计算结果相吻合，还强有力地支持了甲酯路径。关于此文章的更多细节请查看原文链接：https://www.nature.com/articles/s41467-024-52163-2 配置推荐：该研究提及的原位红外光谱仪（in situ FTIR）是采用荧飒光学自主研发生产的具有双通道、双样品腔FOLI10-R-T，配合原位透射池/原位漫反射池测试得到的。FOLI10-R-T创新性地为用户提供双腔双检测器配置，无需用户更换附件（如下图），该原位红外光谱仪可以为催化用户提供丰富的光谱信息：-研究催化剂的化学反应动力学-用于在线研究催化剂在高温或高压或高真空环境下的催化性能-获得催化反应的反应机理和反应过程-通过对探针气体分子与催化剂在不同温度下的吸附和脱附实验，可以了解催化剂表面的吸附活性位和吸附性能-对催化剂的酸碱性能进行有效表征-为制备新型的催化剂提供实验数据-实现对催化剂样品的成分鉴定和结构分析荧飒光学傅里叶变换红外光谱仪FOLI10-R-T关于我们：荧飒光学致力于傅里叶变换红外光谱仪的自主研发和国产化生产。公司汇集了来自于众多一流高校及研究所的硕士、博士研究生人才，研发团队涉及光学、精密机械加工、电路控制、软件开发、自动化系统集成等多个方向，是一家专业从事傅里叶红外光谱技术开发与服务、软件开发与应用、仪器仪表和自动化设备系统集成的集研发、生产、销售、服务于一体的创新型科技公司。公司提供FOLI系列、MASTER系列、TIGER系列以及FTPL系列，涉及傅里叶中红外、近红外、光致发光等几十种不同型号的产品，产品应用于实验室，工业现场在线以及便携式等各种不同的场景。目前，我们已经为石油化工、环保、安检、高校、科研院校等众多单位提供了丰富的国产化产品和定制化解决方案。公司目前已经通过ISO9001认证，是高新技术企业，上海市创新型中小企业，上海市专精特新中小企业。免责声明：荧飒光学公众号的发布内容，包括图片与数据，均基于原作者的直接供给或经其正式授权后的转载。一旦发现存在侵权行为，请与我们联系，我们将及时采取措施处理。同时，我们欢迎您的投稿，期待您与我们分享您的成果与见解。