铜催化的醇与苯乙炔在可见光LED驱动的光微反应器中的有氧光氧化偶联反应生成酮

《ACS Sustainable Chemistry & Engineering》：Copper-Catalyzed Aerobic Photooxidative Coupling of Alcohols and Phenylacetylene to Ketones Using a Visible LED-Based Photo-Microreactor

高效光微反应器用于Cu基光催化羟基苯乙酮与4-氯苯乙炔的氧化偶联制备4-羟基-4-氯苯二酚，优化产率达74%，时空产率19.55 g L?1 h?1（42.5秒内），反应速率常数显著高于传统批次反应器，E因子提升显示绿色优势，机理研究结合自由基中间体鉴定与DFT能垒分析，产品应用于FDA药物非诺贝特合成。

　　

基于过渡金属的醇类到酮类的有氧光氧化反应在工业上具有重要意义，但这种重要的转化过程过去都是在批次光反应器中进行的，这些光反应器存在传输性能差、反应速率低、停留时间过长以及环保性能不佳等问题。在本报告中，我们首次开发了一种高效的光微反应器模块，用于在可见光照射下实现基于铜的有氧光氧化耦合反应，将氢醌与4-氯苯乙炔转化为4-羟基-4′-氯苯甲酮。通过详细的参数研究，我们将产品产率和时空产率分别优化至74%和19.55 g L^–1 h^–1，相应的停留时间为42.5分钟和21.2分钟。使用光微反应器在不同初始浓度下测得的表观速率常数高于以往批次光反应器实验得到的结果。此外，该光氧化反应的E因子也显著改善了该过程的环保性能。我们使用多种起始物质研究了这一光氧化反应的适用范围，并根据所识别的自由基中间体提出了相应的反应机理。通过DFT模拟评估了反应机理各步骤的过渡态能量分布，以分析其中涉及的势能障碍。最后，我们利用该产物合成了非诺贝特（一种经FDA批准用于治疗高甘油三酯血症的药物）。总之，光微反应器在这一光氧化转化过程中展现了显著的过程强化和放大潜力。