Kaj je kiralnost v kemijski sintezi?

Moll, M., Wängler, B., Wängler, C., & Röder, T. (2025). Kinetična raziskava asimetrične hidrogenacije benzilfenilefrona v neprekinjenem toku. CHIMIA International Journal for Chemistry, 79(6), 441–448. https://doi.org/10.2533/chimia.2025.441

"Ta študija predstavlja zasnovo in razvoj popolnoma avtomatiziranega, mL-merila neprekinjenega procesa za asimetrično hidrogenacijo benzilfenil frona v (R)-benzilfenilefrin (BPE). Postopek uporablja rodijski homogeni katalizator pod visokim tlakom (do 65 barov), ki doseže pretvorbe >96 %, izkoristek do 95 % in visok presežek enantiomera (ee) do 91 %, s časom zadrževanja manj kot pet minut ter molarnim razmerjem substrata in katalizatorja (S/C) 750. Kinetične raziskave so bile izvedene v mikroreaktorju s kontinuiranim tokom, kar je privedlo do razvoja kinetičnega modela, ki se zelo ujema z eksperimentalnimi podatki... Za določitev temperaturno odvisne konstante hitrosti k(T) je bila potrebna aktivacijska energija Ea in s tem vpliv temperature na hitrost reakcije. Eksperimenti so potekali pri temperaturah 40, 60 in 80 °C. Izmerjeni koncentracijski profili so bili preneseni v DynoChem® skupaj s prej pridobljenimi kinetikami."

Cai, I., Malig, T. C., Kurita, K. L., Derasp, J. S., Sirois, L. E., & Hein, J. E. (2024). Preučevanje izvora dušenja epimerizacije med Pd-kataliziranimi navzkrižnimi reakcijami. ACS Catalysis, 14(16), 12331–12341. https://doi.org/10.1021/acscatal.4c03401

“… raziskujemo vlogo Pd katalizatorja pri zatiranju bazno posredovane epimerizacije sultamskega stereocentra med C–N navzkrižno sklopljivo reakcijo za dostop do RORγ inhibitorja GDC-0022. Spletna visokozmogljiva tekočinska kromatografija-masna spektrometrija (HPLC-MS) je bila uporabljena za pridobivanje profilov reakcijskega časa ter za določanje vedenja epimerizacije, prepoznavanje poti razkroja in spremljanje vrst, ki vsebujejo Pd. Naša sposobnost spremljanja organopaladijskih kompleksov v realnem času s pomočjo HPLC-MS je zagotovila močne dokaze, da je stopnja epimerizacije povezana s Pd speciacijo v raztopini... omejena topnost... je povzročil logistične izzive glede natančnega vzorčenja in analize HPLC. Zato smo se odločili za uporabo avtomatizirane platforme za vzorčenje, ki uporablja Mettler-Toledo EasySampler z dodatkom EasyFrit. Ta vzorčevalna ureditev je omogočala selektivno vzorčenje supernatanta reakcije C–N. To orodje smo želeli še dodatno razširiti z uporabo HPLC-MS za sledenje vrstam Pd, da bi pomagali opredeliti vlogo Pd kompleksov pri morebitni opaženi atenuaciji epimerizacije."

Hosseinalipour, M. S., Deck, L., & Mazzotti, M. (2024). O obnovi topljenih snovi in produktivnosti v kiralni ločljivosti s trdno deracemizacijo s temperaturnim ciklom. Crystal Growth & Design, 24(9), 3925–3932. https://doi.org/10.1021/acs.cgd.4c00233

“… eksperimentalno smo pokazali učinek temperature na deracemizacijo N-(2-metilbenzilidena)-fenilglicina amida (NMPA). Izvajanje temperaturnega cikla pri visokih temperaturah se je izkazalo za koristno za produktivnost procesov... Uporaba visokih temperatur pa prinaša slabost manjšega pridobivanja topnih snovi zaradi višje stopnje topnosti. Zaradi tega sta bili eksperimentalno preučeni dve različici procesa za povečanje pridobivanja topne snovi: prvo, temperaturno cikliranje, ki mu sledi linearna hladilna rampa (TC + C), in drugič, integracija temperaturnih ciklov v hladilno kristalizacijo, imenovano CTC... pokazali smo, da je hitrejša deracemizacija dosežena v prvem procesu (TC + C), kar je prav tako lažje za načrtovanje in implementacijo kot pri drugem. Vendar pa je izbira ustrezne hitrosti hlajenja ključna, da se prepreči nukleacija nezaželenih kristalov. Nasprotno pa pri CTC procesu več dejavnikov zmanjša stopnjo deracemizacije, kar proces naredi manj produktivnega in njegovo zasnovo veliko bolj zahtevno... Vsi eksperimenti so bili izvedeni v 10 mL valjastih steklenih kristalizatorjih (premer 2 cm in višina 10 cm) v napravi EasyMax 102 (Mettler Toledo). Naprava je sestavljena iz dveh termičnih blokov, od katerih vsak vsebuje štiri 10 mL kristalizatorje."

Bosits, M. H., Orosz, Á., Szalay, Z., Pataki, H., Szilágyi, B., & Demeter, Á. (2023). Uravnoteženje populacije Modeliranje diastereomernih soli Razrešitev. Rast in oblikovanje kristalov, 23(4), 2406–2416. https://doi.org/10.1021/acs.cgd.2c01376

"Razvita je bila metoda ločevanja racemskega pregabalina z L-vinsko kislino za pridobitev čistih (S)-pregabalin L tartrat monohidratnih kristalov... Izvedenih je bilo več eksperimentov z namensko ločljivostjo pri različnih hitrostih hlajenja in temperaturnih končnih točkah, da bi s pomočjo modeliranja populacijskega ravnovesja ocenili kinetiko kristalizacije. Inline ATR-FTIR meritve teh eksperimentov so bile uporabljene za izračun koncentracij v fazi kristalizacije in za zbiranje podatkov o trdno-tekočem ravnovesju z metodo sledi topnosti po vzorčenju produkta... Identificiran je bil model populacijskega ravnovesja z mehanizmi sekundarne nukleacije, rasti in aglomeracije, simulirani profili prenasičenosti in porazdelitev velikosti produktov pa so dobro reproducirali izmerjene podatke... Koncentracija pregabalin tartrata je bila izmerjena z uporabo Mettler Toledo ReactIR 15, analitičnega orodja v realnem času, ki temelji na Fourierjevi transformaciji infrardeče (FTIR) spektroskopije z uporabo sonde z zmanjšano totalno odbojnostjo (ATR)... Za spremljanje procesa je bila uporabljena vgrajena meritev FBRM."

Kukor, A. J., Depner, N., Cai, I., Tucker, J. L., Culhane, J. C., & Hein, J. E. (2022). Enantioselektivna sinteza (−)-tetrabenazina preko kontinuirane transformacije diastereomerov, inducirane s kristalizacijo. Chemical Science, 13(36), 10765–10772. https://doi.org/10.1039/d2sc01825j

"Predstavljen je večjamni kontinuirani CIDT pristop z vgrajeno racemizacijo faze rešitve. Z uporabo dveh lastno izdelanih PAT-jev in pretoka reaktorja smo uspešno kristalizirali enantiočistno sol TBZ... Inline racemizacija v kombinaciji s skrbnim nadzorom pogojev kristalizacije je omogočila pridobivanje večgramskih količin enantiopure materiala z našo opremo. Ključno je, da je bila ta kontrola omogočena z uporabo PAT-jev za opazovanje in kvantificiranje sestave tako trdne kot raztopinske faze... Čeprav je vzorčenje iz kristalizacij lahko zahtevno zaradi prisotnosti trdnih snovi in skrbi glede prenasičenosti, je naš laboratorij pred kratkim razvil orodje, ki se pritrdi na sondo EasySampler podjetja Mettler-Toledo. Ta sprememba omogoča selektivno vzorčenje v fazi raztopine kristalizacije brez zamašitve ali onesnaževanja sond. V kombinaciji s spletno analizo vzorcev HPLC lahko pridobimo podatke o koncentraciji komponent faze raztopine v realnem času za sledenje ravnovesju raztopine in faze ter celo povratni izračun sestave trdne faze, ko je znana skupna sestava sistema. Ključno je, da nam to omogoča spremljanje ravnovesja raztopine in faze med CIDT, hkrati pa izračunavamo izkoristek trdne faze in presežek enantiomernega oksida (npr.) pri uporabi kiralne kromatografije."

Rehman, G. U., Vetter, T., & Martin, P. A. (2022). Načrtovanje, razvoj in analiza avtomatizirane vzorčne zanke za spletno spremljanje kiralne kristalizacije. Raziskave in razvoj organskih procesov, 26(4), 1063–1077. https://doi.org/10.1021/acs.oprd.1c00320

“... Procesna analitična tehnologija, ki omogoča merjenje enantiomerne sestave tako trdne kot tekoče faze, bi bila dragocena za sledenje in končni nadzor takšnih procesov. Ta študija predstavlja zasnovo in razvoj novega avtomatiziranega analitičnega sistema za spremljanje, ki to omogoča. Zasnovana postavitev sledi enantiomernemu presežku (ee) z uporabo neprekinjene zaprte zanke vzorčenja, ki je povezana s polarimetrom in atenuiranim spektrometrom Fourierjeve transformacije Fourierjeve transformacije [ReactIR]. S segrevanjem zanke in izmeničnim vzorčenjem tekočine ali suspenzije kombinacija teh meritev omogoča sledenje ee tako tekočine kot trdne snovi.«