1．研究背景
3-位取代的γ-氨基丁酸衍生物（GABA）具有顯著的藥物相關(guān)性，例如抗痙攣藥物巴氯芬,，抗焦慮藥物菲尼布特等,。這類手性GABA類似物的手性中心引入通常涉及催化對映選擇性共軛加成，可以使用廉價且容易獲得的非手性組分更直接地獲得手性關(guān)鍵中間體,。
硝基甲烷與α,β-不飽和醛的不對稱Michael加成使用γ-硝基醛作為關(guān)鍵手性前體,，隨后進行氧化和還原兩步反應(yīng)轉(zhuǎn)化為所需的GABA類似物（圖1）。
圖1：GABA的合成
歐洲連續(xù)流名家C.Oliver Kappe教授團隊,，通過固載手性催化劑的方法,，以及雙氧水和甲酸在線生成過氧甲酸，再原位氧化的實驗方案,，開發(fā)兩步疊縮的連續(xù)流工藝來制備光學(xué)活性的γ-硝基丁酸 - GABA類似物菲尼布特和巴氯芬的關(guān)鍵中間體,。
2．研究過程
2.1 邁克加成-連續(xù)工藝開發(fā)
選擇聚苯乙烯負載的順-4-羥基二苯基吡咯TBS醚作為催化劑，將催化劑1置于Omnifit玻璃柱中，使用反式肉桂醛-硝基甲烷偶聯(lián)物加成作為模型反應(yīng),，考察不同反應(yīng)條件的影響,。
優(yōu)化的結(jié)果為：在100μL.min?1（14 min停留時間）的流速，65°C溫度條件下,，將硝基甲烷降至5當量,，可達到100%的轉(zhuǎn)化率和97%ee，無副產(chǎn)物形成,。
圖2. GABA流動合成示意圖
在最佳的實驗條件下,，拓展三個不同的底物，并連續(xù)運行了2.5h,，每個反應(yīng)都獲得了高收率（高達95%）和優(yōu)異的ee（高達97%）,。
并且在克級規(guī)模（分別為6.29、6.87和7.22g）上獲得了手性γ-硝基醛,，且無需色譜純化,。大規(guī)模合成提供了≥2.52g.h?1的生產(chǎn)率，整個實驗的累積周轉(zhuǎn)數(shù)（TON）為158,。
2.2 氧化反應(yīng)-連續(xù)工藝開發(fā)
對于氧化過程,，作者采用雙氧水和甲酸在線生成過氧甲酸，并原位氧化的實驗方案,。
圖3. 氧化反應(yīng)條件優(yōu)化
實驗中獲得的最佳反應(yīng)條件為：醋酸5eq,，背壓5bar，反應(yīng)溫度100℃,，在5mL持液體積的盤管中停留時間15min,，最終得到100%的轉(zhuǎn)化率和100%的選擇性。
在制備規(guī)模氧化反應(yīng)中,，最佳條件被證明適用于所有三種手性醛,，并且在簡單蒸發(fā)后以優(yōu)異的產(chǎn)率和產(chǎn)量獲得所需的γ-硝基丁酸。
2.3 疊縮工藝開發(fā)
作者將兩步連續(xù)流工藝中的最佳反應(yīng)條件進行串聯(lián)疊縮：
硝基甲烷和肉桂醛衍生物的有機催化不對稱Michael加成在無溶劑條件下進行,，反應(yīng)物通過填充有催化劑的加熱塔,；
相對于物料醛的流速，H2O2以1當量,、甲酸以5當量分別單獨進料,，實現(xiàn)過氧甲酸的在線合成和原位消耗；
離開催化劑塔的反應(yīng)混合物與合并的甲酸/H2O2混合,，通過加熱的反應(yīng)盤管,，在盤管中同時發(fā)生過氧甲酸的生成和醛的氧化。
圖4. 兩步連續(xù)工藝
該疊縮反應(yīng)工藝在三種底物的反應(yīng)中,，分別穩(wěn)定運行1小時后,，獲得較高產(chǎn)率，且目標γ-硝基丁酸（≥96%）有優(yōu)異的ee（≥97%）。
3. 研究總結(jié)
作者開發(fā)了γ-硝基丁酸衍生物的兩步連續(xù)流疊縮工藝,，獲得了高的收率和選擇性,；
雙氧水和甲酸在線生成過氧甲酸并原位消耗，提高了反應(yīng)的安全性,；
通過固載催化劑的應(yīng)用,，減少了反應(yīng)溶劑的使用，工藝綠色環(huán)保,；
本方法具有一定的通用性，可實現(xiàn)多種化合物的合成和放大,。
參考文獻：Org. Lett. 2020, 22, 8122-8126
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