流动化学技术使危险反应实现更安全操作

硝化反应是化学领域最危险的反应之一。除了具有爆炸性，传统的硝化剂还具有极强的侵蚀性，极不适合用于敏感的基于生物质的分子。糠醛作为硝基呋喃类抗生素的关键前体，是一种脆性的生物质衍生化合物。传统方法往往导致收率低、重现性差且存在重大安全风险。

为应对这些挑战，来自CiTOS（集成技术与有机合成中心）的研究人员开发了一种自动化连续流平台，用于原位生成并即时使用乙酰硝酸酯——一种更温和、选择性更强的硝化剂。这使得硝基呋喃药物前体的合成得以快速、可规模化且更加安全。

“该平台将先进的自动化与实用性相结合，”CiTOS主任Jean-Christophe Monbaliu教授解释道。“它可由单人远程操作，并产出高质量的结果，是迈向更安全药品生产的一大步。此外，我们可以使用同一套设备生产多种基于硝基呋喃的药物。”

该工艺使用糠醛，这是一种源自生物质的化合物，被美国能源部认定为高价值生物基分子。它通过在一系列互连的流动模块中使用乙酰硝酸酯进行硝化转化，这些模块配备了实时红外/紫外分析工具、温度和压力传感器以及一个自动分离单元。“乙酰硝酸酯在处理或储存时极其危险，”该研究的共同作者、博士生Loïc Bovy补充道。“但通过原位生成并在流动中即时消耗它，我们在保持完全控制的同时消除了风险。”

该系统成功测试了世界卫生组织（WHO）列出的四种抗菌化合物，所有化合物均在五分钟内生产出来，具有优异的纯度和高收率。“这不仅是一个化学过程——它提供了一个完整的开放获取解决方案，”该研究的第一作者、高级博士后研究员Hubert Hellwig表示。“我们设计了定制模块、电子设备和控制系统，使该平台安全、可扩展且可重现——并且所有数据均已免费公开。”

凭借CiTOS开发的这套自动化连续流系统，现在可以从生物质衍生的糠醛高效、安全地生产关键的抗菌药物。通过降低与硝化相关的风险，这一开放获取的解决方案为迈向更安全、更可持续和更高效的制药行业铺平了道路。