更便宜、更快速的连续生产胺类化合物的新方法——许多产品中使用的化学基础材料

北卡罗来纳州立大学的研究人员开发了一种更快、更便宜的技术来生产受阻胺——这是一种化学物质，用作从药品和农用化学品到洗涤剂和有机发光二极管等产品的组成部分。新技术的成功得益于两件事。首先，通过使用允许气体和液体以分段流动形式连续流动的连续流动反应器，研究人员能够使反应动力学更加有效。其次，新技术利用了一种助催化剂——氟化苯甲酸——它减少了在该过程中进行一些必要反应所需的能量。图片来源：北卡罗来纳州立大学 Milad Abolhasani

胺是农用化学品、洗涤剂和精细化学品的基本组成部分。例如，烷基化苯胺和咔唑用作有机发光二极管 (OLED) 合成中的发色团，烷基化苯二胺用作橡胶中的抗氧化剂，长链脂肪胺是个人护理和润滑配方中的组分。此外，胺部分在几种药物中很常见，包括伊布利特、美哌隆、特非那定、阿立哌唑、氟司匹林和地非尼多1. 碳-氮 (C-N) 键在生物活性分子中广泛存在，因此，快速 C-N 键形成反应是生成用于结构-活性-关系映射 (SAR) 的大分子库的重要工具，并且需要合成半衰期相对较短的同位素标记示踪剂，例如C 标记的 PET 示踪剂。药品和精细化学品分散制造的新兴趋势促使连续流生产成为首选方法. 脂肪族胺的大规模合成通常使用四种常规方法：(1) 醇的胺化，(2) 卤代烷的胺化，(3) 腈化合物的还原，和 (4) 羰基化合物的还原胺化3，所有这些都需要多步处理和纯化。HydroAminoMethylation (HAM) 是一种替代的一锅法合成路线，用于从经济的起始材料（烯烃）可持续制造胺，而不需要路线 (1)、(3) 和 (4) 中所需的多步反应分离或金属卤化物固体废物的产生，需要按路线 (2) 处理。HAM 是一种原子效率高的路线，因为除了水作为唯一的副产品之外，它不会产生任何废物。

北卡罗来纳州立大学的研究人员开发了一种更快、更便宜的技术来生产受阻胺（hindered amines）——这是一种化学物质，用作从药品和农用化学品到洗涤剂和有机发光二极管等产品的组成部分。受阻胺用于各种各样的产品，但所有现有的生产这些胺的技术都复杂且昂贵，研究人员着手开发一种更好的方法来合成这些受阻胺，并取得了成功。

图1、HAM 反应方案和先前 HAM 工作与本工作的总结

Milad Abolhasani 等开发了一种 HAM 技术，利用连续流动反应器技术更有效地生产受阻胺。在大多数情况下，HAM流程不到30分钟。唯一的产物是受阻胺和水。而且我们能够回收主要催化剂铑/N-Xantphos，从而进一步降低成本。

新技术的成功得益于两件事。首先，通过使用允许气体和液体以分段流动形式连续流动的连续流动反应器，研究人员能够使反应动力学更加有效。其次，新技术利用助催化剂——氟化苯甲酸（fluorinated benzoic acid ）——减少了在 HAM 过程中进行一些必要反应所需的能量。最终，这项技术降低了使用廉价原料生产受阻胺的成本，使用户能够更快地生产它们，并且不会产生有毒的副产品。

更重要的是，同样的技术也可用于按需生产烯胺——这是其他化学构件——只需调整我们在流动反应器中使用的溶剂。您可以在生产胺和烯胺之间来回切换，而无需停止生产过程，因为您唯一要改变的就是溶剂混合物。

图2、用于加速 HAM 反应的流动化学平台示意图。样品收集室允许通过改变总进料流速在不同的反应（驻留）时间进行液体取样。MFC：质量流量控制器，BPR：背压调节器，DPR：数字压力调节器，2F：2-氟-4甲基苯甲酸。

研究人员已经为这项新技术申请了临时专利，现在正在寻找工业合作伙伴以将该技术广泛应用。

Reference: “Recyclable Cooperative Catalyst for Accelerated Hydroaminomethylation of Hindered Amines in a Continuous Segmented Flow Reactor” by Malek Y. S. Ibrahim and Milad Abolhasani, 4 May 2022, Nature Communications.

DOI: 10.1038/s41467-022-30175-0