Z-烯烃合成取得突破科学家开发出高效可持续的方法

Z-烯烃是两个碳原子之间有双键，且双键同一侧的碳原子上有两个取代基的有机化合物，是化学和生物学中普遍存在的有机化合物结构成分。

众所周知，许多Z-烯烃无法通过常规的热力学方法制备，而光异构化可以带来良好的产率。光异构化是一种通过吸收光将分子中一种异构体的结构排列改变为另一种异构体的过程。E-烯烃的光异构化制备Z-烯烃在有机化学、聚合物化学和药物化学领域有许多应用。

许多研究探索了E到Z烯烃光异构化的不同方法。一种值得注意的方法涉及连续流系统，其中光敏剂被固定在离子液体中并通过简单的相分离过程连续回收。光敏剂是一种通过吸收光能并将其转移到反应物分子来提高光异构化反应速率的材料。

然而，目前基于使用离子液体的方法非常耗时，并且难以应用于回收高效液相色谱(HPLC)技术，该技术可以回收样品，从而提高光异构化的效率。

受这些发现的启发，在一项新研究中，由东京理科大学药学院高桥英世教授领导的日本研究小组利用循环光反应器结合HPLC系统探索了E-肉桂酰胺光异构化为Z-肉桂酰胺的过程。该研究于2024年6月5日在线发表在《有机化学杂志》上，东京理科大学的菅真由子女士、福岛佐纪女士和助理教授中村佳代博士也参与了这项研究。

该团队此前已开发出一种基于去外消旋概念的循环光反应器。Takahashi教授解释说：“我们的闭环循环光反应器最初用于将外消旋体(手性分子的左旋和右旋对映体的混合物)转化为纯的所需对映体。它由固定在树脂上的光催化剂和分离所需对映体的HPLC柱组成。在这项研究中，我们采用了这种方法将E-肉桂酰胺转化为其Z-异构体。”

要将该方法用于烯烃的E到Z光异构化，需要一种能够促进快速光异构化的光敏剂。为此，研究人员筛选了几种市售的光敏剂，并确定噻吨酮为最佳候选物。

接下来，他们研究了其固定化。将具有功能性酰胺基团作为键的噻吨酮固定在改性硅胶上。这种固定化不仅可以防止光敏剂在固相中的泄漏，而且与母体可溶性噻吨酮相比，还可以增强催化活性。这种增强特别有趣，因为固相反应通常比液相反应慢。

这种优异的催化活性归功于引入了合适的功能基团。因此，研究人员通过比较促进光异构化所需的总光量来评估具有不同功能基团的各种光敏剂的催化活性。在确定了最佳光敏剂后，他们在循环光反应器中进行光异构化反应，经过4-10次循环后，以良好的产率生成所需的Z-烯烃。

Takahashi教授表示：“这种回收光反应器有望成为生产Z-烯烃的有效替代系统。由于样品的连续闭环回收，它代表了一种环保且可持续的方法。”

这种创新方法可以促进Z-烯烃及药品更加环保的开发，为可持续的未来铺平道路。