物理科技生物学-PHYICA

低成本合成芳哈利波特h版伦理香酯的创新催化反应

化学 2022-01-26 00:02:18

早稻田大学 信用:CC0公共领域 芳香酯是含有芳香环的化学物质,芳香环由称为酯的官能团组成

这些有机化合物被广泛用作食品和饮料、药品和化妆品等行业的化学原料

因此,寻找有效的合成反应是有机化学研究的一个重要领域

在石油工业中,化学家使用一种称为芳香族异构化的独特反应来合成芳香族化合物,其中原料中碳原子上的官能团(主要是烃)迁移到芳环上的另一个碳原子上

但是,这种反应需要苛刻的条件,因此,对其可持续性存在相当大的怀疑

为了克服这一局限,日本早稻田大学的研究人员在山口俊一教授的带领下,试图用更温和的反应来生产高级芳香酯,这项研究发表在《科学进展》杂志上

科学家们的灵感来自另一种反应,称为卤素舞蹈反应,其中卤素取代基转移到芳环上的另一个碳原子上,通常用于复杂天然产物的全合成

他们想知道酯是否也能发生类似的反应

但是,这不是一个简单的壮举,因为在温和的条件下,使酯基从一个环碳改变到另一个环碳是不容易的

幸运的是,研究人员先前对酯转化反应的实验表明这是可能的,尽管这一反应尚未优化

山口说,“在我们最近对芳香酯脱羰转化的研究中,我们意外地发现了一种芳香化合物,其酯从一个碳转移到另一个碳

在优化条件后,我们偶然发现了一个新的反应

" 开发这种新反应的诀窍是由科学家开发的一种钯催化剂,它由一种易于操作的二膦配体dcypt组成

当科学家们测试这种新催化剂时,他们对这种反应感到惊讶,这种反应导致酯基成功地转移到芳环上——这是一个前所未有的发现

研究人员将这一过程命名为“酯舞蹈反应”,因为酯基团能够围绕芳香环“跳舞”

在讨论他们的成就时,山口说,“在我们的一个涉及芳香酯转化的实验中,我们发现我们的‘自制’催化剂可以实现一个困难的转化反应

这是一个令人兴奋的新发现

'' 然后,研究人员继续优化这一反应的条件,努力使其尽可能高效

起初,产物是以低收率获得的

但是研究人员没有放弃

他们的实验在最佳条件下找到了合适浓度的钯盐、催化剂和一种叫做碳酸钾的化学试剂,结果产品收率高达85%

他们还发现这三种试剂对反应的发生至关重要

通过这些优化的反应条件,科学家们探索了这种新的酯舞蹈反应在其他芳香族物质中的应用,例如苯甲酸苯酯、杂芳烃和其他芳香族物质

他们发现,将这一反应与其他酯转化反应(如芳基化、胺化和醚化)结合起来,会产生具有一系列不同取代模式的化合物

有趣的是,这些产品的一些衍生物比原材料要贵得多,这意味着这是一个总体上具有成本效益的过程

此外,他们成功地获得了1,3-易位产物,证明了双酯舞蹈和脱羰的结合

有了研究人员开发的新型催化剂和优化的催化反应,可持续合成芳香化合物现在变得更加容易

山口总结道:“我们相信,我们使用‘酯舞反应’的非传统但可预测的方法将帮助有机化学家合成芳香化合物,这些化合物通常很难制造,而且价格昂贵

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