用微反应器实现可见光驱动的不对称氧化连续化反应

摘要

随着环境日趋恶劣，一次能源日益枯竭，绿色化学和可持续发展已成为化学家们主要研究内容之一。科学家们更加关注节约能源，减少废物，缩短生产周期和可持续发展等问题。微通道光反应器持液量低、占地面积小、传质传热效率高、可连续化，符合环境友好和可持续的理念，还具有光源分布均匀的优势。手性α-羟基-β-二羰基结构单元广泛存在于医药分子中，即使现在已有众多方法来制备此类化合物，但是依然有金属催化不绿色环保，光催化光照不均匀，原子经济性低，难以大规模生产等问题。用微通道光反应器实现此反应将弥补以上缺点，实现绿色连续制造。 本文将可见光催化、不对称合成、分子氧氧化，连续化集成，创新性地用微通道光反应器实现可见光驱动的分子氧氧化的β-酮酸酯类化合物的不对称α-羟基化反应的连续工艺。首次使用金鸡纳碱衍生的相转移有机催化剂在气-液-液多相体系内实现可见光催化，分子氧不对称氧化连续化反应。在“心形”微通道反应器内，得到(S)-2-羟基-1-茚酮-2-甲酸金刚酯仅需1.08min反应停留时间（收率95%，对映选择性87.0%ee）。与间歇反应相比，该方法在保持较高立体选择性的基础上，缩短了反应停留时间，具有快速、低能耗、连续、高效等优点，具有良好的工业化前景。 本文对β-酮酰胺的不对称α-羟基化反应进行了研究，并拓展了7种底物，得到一系列手性α-羟基-β-酮酰胺（收率最高90%，对映选择性最高88%ee）。并且首次通过微通道光反应器实现金鸡纳碱衍生的相转移有机催化剂催化的β-酮酰胺的不对称α-羟基化反应，反应停留时间由间歇的8h缩短至0.5h，缩短了反应停留时间，同时保持了较高的对映选择性（最高86%ee）。

目录

引言

1 文献综述

1.1 微反应器的应用

1.1.1 微反应器的优势

1.1.2 流动反应器在制药和精细化工中的应用

1.1.3 可见光催化在流动反应器中的应用

1.1.4 氧化反应在微流动反应器中的应用

1.1.5 不对称催化在微通道反应器中的应用

1.1.6 Corning(R) Advanced FlowTM Lab Photo-Reactor

1.2 β-酮酸酯类化合物不对称α-羟基化反应

1.2.1 手性α-羟基-β-酮酸酯类化合物的用途

1.2.2 相转移催化的β-酮酸酯不对称α-羟基化反应

1.3 可见光催化分子氧氧化反应研究进展

1.3.1 金属有机催化剂参与的可见光催化反应

1.3.2 有机小分子催化剂参与的可见光催化分子氧氧化反应

1.4 立题思路

2 1-茚酮-2-甲酸金刚酯在微通道光反应器中的不对称α-羟基化反应

2.1 引言

2.2 结果与讨论

2.2.1 微反应器反应停留时间计算

2.2.2 微反应器中连续反应的工艺参数优化

2.2.3 最优工艺条件稳定性实验

2.2.4 反应机理推测

2.3 实验部分

2.3.1 实验仪器

2.3.2 实验原料及来源

2.3.3 1-茚酮-2-甲酸金刚酯在连续流动光反应条件下的不对称α-羟基化反应

2.3.4 催化剂PTC的合成

2.4 本章小结

3 1-茚酮-2-甲酰胺的不对称α-羟基化反应

3.1 引言

3.2 结果与讨论

3.2.1 相转移催化剂的筛选

3.2.2 间歇条件下反应条件优化

3.2.3 1-茚酮-2-甲酰胺底物拓展

3.2.4 微反应器反应停留时间计算

3.2.5 微反应器中1-茚酮-2-甲酰胺的不对称α-羟基化反应

3.3 实验部分

3.3.1 实验仪器

3.3.2 实验原料及来源

3.3.3 1-茚酮-2-甲酰胺的合成

3.3.4 1-茚酮-2-甲酰胺的不对称α-羟基化反应

3.4 本章小结

结论

参考文献

附录A 论文中符号说明

附录B 代表性谱图

附录C 微反应器装置图

攻读硕士学位期间发表学术论文情况

致谢