英國的研究人員結合了氟化學、電化學和流動化學，開發了一種全自動化的氟化反應流動系統。通過就地猝滅危險的含氟試劑，該系統應降低實驗化學家的暴露風險。

有機分子中碳氟鍵的構建是化學合成中的一個新興領域，這仍然是有機化學家面臨的難題。氟化可以增強藥物分子的親脂性、膜滲透性、代謝和治療特性。近年來，含氟藥物在藥物市場上呈指數級增長，為持續發展提供了主要動力。市場上幾乎三分之一的頂級藥物在其結構中都含有氟原子。例如，調節胃酸的蘭索拉唑 (Prevacid) 和抗抑郁藥氟西汀 (Prozac) 被認為是最成功的含氟藥物。天然存在的有機氟化合物相對較少，生物合成的有機氟化物很少。因此，形成 C-F 鍵的簡單途徑無法從自然中獲得。

氮雜氟試劑（例如 Selectfluor?、5 N-氟吡啶鎓鹽6和二乙氨基三氟化硫7 ）的開發是一項重大突破，因為它們在工作臺上是穩定的。然而，它們的價格高、由氟氣制備以及原子經濟性極差，意味著其工業應用潛力有限。氫氟酸 (HF) 是可商購的且成本極低，因為它是許多有機氟化合物（如含氟聚合物和制冷劑）的氟源。在半導體工業中也用作清洗劑。但是，即使在實驗室規模上，HF 的利用也受到其毒性的阻礙。

氟化步驟在有機化學中越來越普遍，特別是在合成藥物分子時。然而，氫氟酸——最容易得到的氟化物試劑——的毒性會造成問題。

設計的自動化流水系統托馬斯Wirth卡迪夫大學(Cardiff University)的教授和他的同事們，正在利用各種底物研究一系列高價碘介導的氟化反應。反應通過瞬態(二氟碘)芳烴中間體進行，當底物被添加到流動系統中形成氟化產物時，中間體立即反應。通過在反應后注入水基，反應被淬滅，相分離可以很容易地分離出產物。

在線淬火減少了使用氫氟酸的危害

“泵、電化學反應器、產品收集和自動洗滌都是由電腦控制的。Wirth說:“這種化學物質沒有人工作用，都包含在通風柜的流動系統中。”“這對所有使用有害和無害試劑的化學都是一個非常有趣的方面，可以促進和自動化標準程序，如work-ups。”

流動反應被證明比批量反應更有效，大多數底物的產率相似或更高，反應時間明顯更短。“在產生中間試劑后，可以直接添加底物，這樣就可以轉化底物，并進行不能批量進行的反應。”我們實現了新的化學，并使用這種方法獲得了以前無法制造的分子，”Wirth評論道。“這種在添加底物之前在流動中產生短暫反應中間體的技術是已知的，但我們現在已經將其應用于氟化化學。”

擴大反應規模對產率沒有不利影響

鑒于反應時間縮短、安全性和后期氟化反應在藥物化學中日益重要，該過程在工業環境中可能被證明是有價值的。到目前為止，這個過程已經進行了8克規模，沒有減少產量。

“將電化學間歇反應轉化為流動反應是實現該反應廣泛應用的非常重要的一步，尤其是在工藝化學環境中。”因此，將使用HF試劑的氟化反應轉移到流動中，將有助于它們的能力擴大阿拉斯泰爾·倫諾克斯他是英國布里斯托爾大學的合成電化學專家。“然而，使用更便宜的電極材料和更高的濃度來證明它們在工業上的可行性仍然需要證明更高的規模。”

References

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B Winterson, T Rennigholtz and Thomas Wirth, Chem. Sci., 2021, DOI: 10.1039/d1sc02123k