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羟基上PMB也会引起爆炸?安全为上,了解一下原因和预防
  2020-07-27 11:46

苄基类化合物通常用于醇、胺以及其余杂原子的保护,应用最广的是PMB保护基。

引入PMB保护基的方式一般是底物和对甲氧基苄氯(PMB-Cl)进行亲核取代,然而即便简单如此的反应,居然也蕴含着巨大的爆炸风险。

案例1:5g样品放置在螺旋小瓶中,某一天发现小瓶被炸了一个洞。

案例2:样品使用分子筛干燥24,发现分解,并使容器内压力明显增大。


PMB-Cl产生爆炸风险的原因

PMB-Cl的聚合放热以及气体的释放。

PMB-Cl的苯环缺少吸电子基团,很容易发生自催化的Friedel-Crafts反应,聚合后放出氯化氢,而酸性气体会加速该聚合反应,因此热量和气体急剧增加,造成爆炸风险。

如果体系中残留一些金属离子,比如铁离子,也会引发该聚合反应的发生。

在35℃左右,几个小时即可完成分解。


安全使用PMB-Cl的方法

常用的方法是加入固体碳酸钾,碳酸钾在室温条件下,可以稳定PMB-Cl大约9天时间,低温下储藏可能会更久;

不过储藏并非温度越低越好,零下6℃左右,PMB-Cl会凝固,因此稳定剂无法扩散,不能及时中和产生的HCl,导致局部反应聚集热量和气体,产生危险。


Amgen在工业化中使用PMB-Cl的预防措施案例

Amgen准备合成化合物1,于是设计了合成路线:

经过评估第一步使用PMB保护基可以达到理想的效果,但是PMB-Cl的使用,给工业化带来很大的安全隐患。

研究发现在添加碳酸钾的PMB-Cl体系中,搅拌条件下可以达到更好的稳定效果,原因是非均相的碳酸钾扩散很慢。不过这项发现基本没用,因为在储存过程中,很难进行搅拌操作。

另外一个发现是:添加均相稳定剂戊烯的PMB-Cl并没有比添加碳酸钾的体系提高稳定性。

于是Amgen在使用PMB-Cl时采取几个预防措施:

根据需要采购最新生产的试剂

测试采购的每一批次试剂热稳定性

加入稳定剂降低热分解的可能性

在2~8℃进行储存

完成了多批次5~10kg的批量安全生产。

然而这还没有结束,对安全极端重视的大公司最终还是探索出了最安全的方法:不用PMB-Cl!!!

于是重新设计了替代路线:

使用对甲氧基苄醇替代PMB-Cl,去除了以后生产中的安全隐患,并通过工艺优化达到了高收率合成化合物1.