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你能想象有一天化學(xué)也能玩成“樂(lè)高積木”嗎行業分類？

2022年10月5日技術特點，2022年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)授予了三位科學(xué)家：Carolyn R. Bertozzi、K. Barry Sharpless和Morten Meldal發展邏輯，獎(jiǎng)勵(lì)他們?cè)诎l(fā)展“點(diǎn)擊化學(xué)”和“生物正交化學(xué)”中的貢獻(xiàn)凝聚力量。

問(wèn)：什么是點(diǎn)擊化學(xué)？

“點(diǎn)擊化學(xué)(Click chemistry)”是指一類能夠高效生成“碳原子-雜原子鏈”的化學(xué)反應(yīng)聽得進。

點(diǎn)擊化學(xué)有以下優(yōu)勢(shì)：

1.區(qū)域特異性和立體特異性新的力量；

2.對(duì)溶劑參數(shù)不敏感；

3.反應(yīng)得率高便利性、副反應(yīng)少全面展示，且原料充分反應(yīng)

4.實(shí)驗(yàn)條件簡(jiǎn)單；

5.大的熱力學(xué)驅(qū)動(dòng)力深刻認識。

與點(diǎn)擊化學(xué)的優(yōu)勢(shì)類似核心技術，流動(dòng)化學(xué)也具有高效混合、簡(jiǎn)便精準(zhǔn)的溫度控制高效、收率高溝通協調、減少副產(chǎn)物等優(yōu)勢(shì)。

圖1：發(fā)表在JOC雜志上的文章“可見光驅(qū)動(dòng)光催化促進(jìn)的N-異質(zhì)螺環(huán)的多組分直接組裝”

今天為大家介紹在2022年9月體系，Steven V.Ley教授在JOC上一篇題為《可見光驅(qū)動(dòng)光催化促進(jìn)n雜螺環(huán)的多組分直接組裝》的文章保障性，演示了在溫和條件下使用Vapourtec UV-150光化學(xué)反應(yīng)器合成復(fù)雜的螺環(huán)化合物。

1責任製、螺環(huán)化合物

20世紀(jì)六十年代起十分落實，生物學(xué)家和藥物學(xué)家逐漸發(fā)現(xiàn)，從自然界分離得到的具有生物活性的化合物中擁有螺環(huán)結(jié)構(gòu)的化合物占有很大的比例有序推進。隨著研究的深入設施，螺環(huán)化合物的性質(zhì)使他在藥物研發(fā)中占據(jù)非常重要的地位。

螺環(huán)化合物是指兩個(gè)單環(huán)共用一個(gè)碳原子的多環(huán)化合物堅定不移；共用的碳原子稱為螺原子組合運用。

雜環(huán)螺環(huán)結(jié)構(gòu)在一定程度上改變藥物分子的水溶性、親脂性迎難而上、優(yōu)勢(shì)構(gòu)象等積極，使優(yōu)化后的藥物分子更容易成藥。不同的螺環(huán)具有豐富的三維立體結(jié)構(gòu)堅持先行，從而提供了改善藥效的可能性和藥物patent的創(chuàng)新性產業；既可以突破現(xiàn)有藥物的patent，又能設(shè)計(jì)全新結(jié)構(gòu)或者骨架的小分子化合物情況較常見。

圖2：螺旋內(nèi)酯固醇

圖3：Griseofulvin

已上市藥物中可持續，也有很多含有螺環(huán)結(jié)構(gòu)的小分子藥物，比如利尿劑螺旋內(nèi)酯固醇(Spironolactone)（如圖2所示）和抗真菌藥物Griseofulvin（如圖3所示）。N-異螺旋環(huán)是在天然產(chǎn)物和藥物中發(fā)現(xiàn)的有趣的結(jié)構(gòu)單元構建，但其合成的可靠方法相對(duì)較少創新科技。

傳統(tǒng)合成方式

圖4：獲取螺旋環(huán)吡咯烷的策略

圖5：從N-烯丙磺酰胺和烯烴中構(gòu)建β-螺旋吡咯啶

現(xiàn)有的方法通常需要幾個(gè)步驟，并使用昂貴的催化劑不負眾望，如釕或銠高效流通，以獲得所需的產(chǎn)品調解製度。在過(guò)去精準調控，靠傳統(tǒng)的辦法合成目標(biāo)分子，往往需要繞很多彎路應用的因素之一。步驟越多解決，意味著產(chǎn)率越低，浪費(fèi)越大敢於監督。

2幅度、更高效的合成方式

使用Vapourtec UV-150光反應(yīng)器放大合成N-異象螺旋循環(huán)

圖6：使用Vapourtec UV-150光化學(xué)反應(yīng)器合成復(fù)雜的螺環(huán)化合物

Steven V. Ley教授是世界著名的有機(jī)化學(xué)家，劍橋化學(xué)系研究主任重要的作用，RSC的前任會(huì)長(zhǎng)貢獻，教授在有機(jī)合成方法學(xué)和全合成領(lǐng)域中的成就斐然。Ley教授在“可見光驅(qū)動(dòng)光催化促進(jìn)n雜螺環(huán)的多組分直接組裝”一文中穩中求進，演示了在溫和條件下使用Vapourtec UV-150光化學(xué)反應(yīng)器合成復(fù)雜的螺環(huán)化合物統籌。

在近年來(lái)發(fā)展的疊雜雜螺環(huán)的大多數(shù)制備方法中都需要多步步驟。然而勇探新路，光催化的最新應(yīng)用可以使合成步驟大大減少單產提升。作者利用光催化生成N-中心自由基，可構(gòu)建多種β-螺環(huán)吡咯烷試驗，包括藥物衍生物勞動精神。利用流動(dòng)化學(xué)技術(shù)，還證明了產(chǎn)品的進(jìn)一步衍生化具有可行的放大程序製度保障。

光催化能夠在溫和的條件下通過(guò)高度反應(yīng)的中間體以模塊化的方式構(gòu)建復(fù)雜的分子結(jié)構(gòu)預下達。在開發(fā)的螺環(huán)吡咯烷的制備方法中，大多數(shù)都能夠制備α-螺環(huán)吡咯烷統籌推進，克服了制備α-三級(jí)胺的一些困難方案。

簡(jiǎn)化合成路線的解決方案之一是采用無(wú)試劑化學(xué)方法。從光化學(xué)上講保護好，以氮為中心的自由基的產(chǎn)生相對(duì)簡(jiǎn)單組建，并被證明可以激活N-H和N-X鍵。通過(guò)在合成螺旋環(huán)化合物時(shí)使用這種方法特點，可以避免四元碳中心引起的立體問(wèn)題深刻變革，從而改善整體過(guò)程。

使用VapourtecE系列進(jìn)行流動(dòng)反應(yīng)和放大實(shí)驗(yàn)，該系列由三個(gè)蠕動(dòng)泵和一個(gè)光反應(yīng)器組成質生產力，BPR輸出為8bar適應性強。使用的光源是Vapourtec 61W（輻射功率）365 nm（峰值強(qiáng)度）LED燈光，輻射帶范圍為350?400nm先進的解決方案。利用在線監(jiān)測(cè)拓展，大大的縮短了研究時(shí)間，提高研究效率宣講活動。

作者使用配有365nm高功率LED燈的E-photochem演示了一系列螺環(huán)吡啶的合成不斷進步。在合成雙疊氮雜螺環(huán)的過(guò)程中，該方法使用光化學(xué)反應(yīng)器UV-150進(jìn)行了放大效率，產(chǎn)量達(dá)到了100克/天規模。

3、實(shí)驗(yàn)總結(jié)

1講道理、相比傳統(tǒng)的的反應(yīng)發展目標奮鬥，該反應(yīng)具有操作簡(jiǎn)便、條件溫和更多的合作機會、反應(yīng)時(shí)間短等優(yōu)勢(shì)延伸；

2、利用在線監(jiān)測(cè)有效保障，大大的縮短了研究時(shí)間大數據，提高研究效率；

3相結合、在溫和的條件下通過(guò)高度反應(yīng)的中間體以模塊化的方式構(gòu)建復(fù)雜的分子結(jié)構(gòu)高效化；

4、利用流動(dòng)化學(xué)技術(shù)為產業發展，還證明了產(chǎn)品的進(jìn)一步衍生化具有可行的放大程序範圍和領域。

4、關(guān)于Vapourtec

Vapourtec是一家專業(yè)設(shè)計(jì)和制造流動(dòng)化學(xué)設(shè)備的公司各項要求。Vapourtec公司的連續(xù)流動(dòng)化學(xué)系統(tǒng)質(zhì)量可靠更高要求、性能成熟、高效能模塊系統(tǒng)可隨您的流動(dòng)化學(xué)生產(chǎn)能力的擴(kuò)大而拓展新技術。反應(yīng)器可進(jìn)行組合共同學習，實(shí)現(xiàn)多步合成。無(wú)需使用任何工具數(shù)秒內(nèi)即可完成反應(yīng)器更換深入。

UV-150反應(yīng)器

UV-150反應(yīng)器消除了傳統(tǒng)批次光化學(xué)的問(wèn)題效高，可以充分發(fā)揮光化學(xué)的潛力。在連續(xù)流動(dòng)操作下基礎，它提供了安全性能、精確多種方式、高效、一致和可擴(kuò)展的光化學(xué)技術創新。

圖7:vapourtec UV-150光化學(xué)反應(yīng)器

●  UV-150光化學(xué)反應(yīng)器與Vapourtec R系列和E系列流化學(xué)系統(tǒng)兼容深入交流研討，操作簡(jiǎn)便；

● Vapourtec提供3種不同的光源廣泛應用，提供220納米至650納米之間的精確波長(zhǎng)關註度；

●  可以在-20°C到80°C之間設(shè)置反應(yīng)溫度。

參考文獻(xiàn)：

[1] Multicomponent Direct Assembly of N-Heterospirocycles Facilitated by Visible-Light-Driven Photocatalysis

Oliver M. Griffiths and Steven V. Ley

The Journal of Organic Chemistry 2022 87 (19), 13204-13223 DOI:10.1021/acs.joc.2c01684

[2] Total Synthesis of Phytotoxic Radulanin A Facilitated by the Photochemical Ring Expansion of a 2,2-Dimethylchromene in Flow

Bruce Lockett-Walters, Simon Thuillier, Emmanuel Baudouin, and Bastien Nay

Organic Letters 2022 24 (22), 4029-4033  DOI: 10.1021/acs.orglett.2c01462