英国的研究人员结合了氟化学、电化学和流动化学,开发了一种全自动的氟化反应流动系统。通过原位淬火有害含氟试剂,该系统应降低实验化学家的暴露风险。

氟化步骤在有机化学中越来越普遍,特别是在合成药物分子时。然而,氢氟酸——最容易获得的氟化物试剂——的毒性会引起问题。

设计的自动化流程系统托马斯Wirth卡迪夫大学的教授和他的同事们使用多种底物研究了一系列高价碘介导的氟化反应。反应通过瞬态(二氟碘)芳烃中间体进行,当底物添加到流动系统中形成氟化产物时,该中间体立即发生反应。通过在反应后注入水基,反应被淬火,相分离使产物易于分离。

碘氟化反应方案

来源:©Thomas Wirth/Cardiff University

在线淬火降低了氢氟酸使用的危害

“泵、电化学反应器、产品收集、自动洗涤都是由电脑控制的。没有人工与化学物质的交互作用,所有化学物质都包含在通风柜内的流动系统中,”Wirth说。“对于所有使用有害和无害试剂的化学反应来说,这是一个非常有趣的方面,它可以促进和自动化检查等标准程序。”

显示化学结构的图像和含有产品的小瓶的照片

来源:©Thomas Wirth/Cardiff University

扩大反应规模并没有对产量产生不利影响

流动反应被证明比批量反应更有效,对于大多数底物具有相似或更高的产量,并且反应时间显著缩短。“在生成中间试剂后直接添加底物,可以改变底物并进行无法批量进行的反应。”我们已经实现了新的化学,并使用这种方法获得了我们以前无法制造的分子,”Wirth评论道。“这种在添加底物之前在流动中产生短暂反应中间体的技术是已知的,但我们现在已经将其应用于氟化化学。”

鉴于缩短的反应时间,关注安全性和后期氟化反应在药物化学中的日益重要,这一过程可能被证明在工业环境中是有价值的。到目前为止,该工艺已经在8g的规模上进行,产量没有下降。

“将电化学间歇反应转化为流动反应是实现该反应广泛应用的重要一步,尤其是在工艺化学领域。因此,将使用HF试剂的氟化反应转移到流动中将有助于扩大其能力,”评论道阿拉斯泰尔·伦诺克斯他是英国布里斯托大学的合成电化学专家。“然而,要证明它们在工业应用中的可行性,还需要使用更便宜的电极材料和更高的浓度来展示更大的规模。”