硝化反应是化学领域最具危险性的反应类型之一。除了其易爆特性外,传统硝化试剂还具有强腐蚀性,极不适用于敏感的生物基分子。作为硝基呋喃类抗生素的关键前体,糠醛是一种脆性生物质衍生物。传统合成方法常导致产率低下、重复性差且存在重大安全隐患。
为解决这些难题,整合技术与有机合成中心(CiTOS)的研究团队开发了一种自动化连续流动平台,用于原位生成并即刻使用硝酸乙酰酯——这是一种温和性更强、选择性更高的硝化试剂。该技术实现了硝基呋喃类药物前体的快速、可扩展且更安全的合成。
"该平台将先进自动化与操作简便性完美结合,"CiTOS中心主任Jean-Christophe Monbaliu教授解释道,"单人即可远程操控并获得高质量产物,标志着药物安全生产迈出重要一步。此外,我们可用同一装置生产多种硝基呋喃类药物。"
该工艺采用被美国能源部列为高价值生物基分子的糠醛作为原料。通过配备实时红外/紫外分析工具、温度压力传感器及自动化分离装置的多级联流动模块,采用硝酸乙酰酯进行硝化转化。"硝酸乙酰酯在储存或操作时极其危险,"论文共同作者、博士生Loïc Bovy补充道,"但通过原位生成并即时消耗的方式,我们在保持全程控制的同时完全消除了风险。"
该系统已在世界卫生组织列出的四种抗菌化合物上成功验证,所有产物均在五分钟内制备完成且具备优异纯度与高产率。"这不仅是个化学工艺——它提供了完整开放的解决方案,"论文第一作者、资深博士后研究员Hubert Hellwig表示,"我们开发了专用模块、电子设备和控制系统,使平台兼具安全性、可扩展性与可重复性——所有数据均已开源共享。"
凭借CiTOS研发的这套自动化连续流动系统,现在能够从生物质来源的糠醛高效安全地生产关键抗菌药物。通过降低硝化反应风险,这种开源方案为创建更安全、更可持续、更高效的制药工业开辟了新路径。
Story Source:
Materialsprovided byUniversity of Liège.Note: Content may be edited for style and length.
Journal Reference:
Hubert Hellwig, Loïc Bovy, Kristof Van Hecke, Cornelis P. Vlaar, Rodolfo J. Romañach, Md. Noor‐E‐Alam, Allan S. Myerson, Torsten Stelzer, Jean‐Christophe M. Monbaliu.Continuous Flow Synthesis of Nitrofuran Pharmaceuticals Using Acetyl Nitrate.Angewandte Chemie International Edition, 2025; DOI:10.1002/anie.202501660