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β-受體阻滯劑是重要的藥物分子，廣泛應用于治療高血壓、心絞痛、心律失常等心血管疾病。以普萘洛爾合成為例，萘基縮水甘油醚與異丙胺的開環(huán)反應是常見的合成策略。但是，現(xiàn)有催化體系普遍存在反應時間長、轉化率低、存在副產物及分離純化困難等問題。因此，開發(fā)高效且綠色的催化合成方法，在室溫條件下實現(xiàn)快速、高效的普萘洛爾連續(xù)流動合成具有研究意義和應用價值。

生物酶催化劑得益于酶分子通道的限域作用，可實現(xiàn)快速、低能耗、高轉化率、高選擇性的化學合成。受此啟發(fā)，中國科學院理化技術研究所張錫奇團隊基于中國科學院院士江雷提出的“量子限域超流”理論，發(fā)展了仿生膜催化流動化學合成技術，在室溫條件下實現(xiàn)了快速高效的Knoevenagel縮合反應、阿司匹林合成、特異選擇性環(huán)氧化物開環(huán)以及高立構規(guī)整性丙烯酸芐酯單體聚合。將仿生膜催化流動化學合成技術應用于普萘洛爾合成，有望提升反應效率、減少副產物生成并簡化分離純化流程。

該研究構建出胺功能化氧化石墨烯（NGO）膜反應器，結合膜層間距調控及反應物摩爾比優(yōu)化，在23 °C條件下實現(xiàn)了≈100%轉化率、≈100%選擇性的普萘洛爾定向流動合成，反應時間<4.63s。密度泛函理論計算顯示，調控NGO膜層間距可促使反應從熱力學控制向動力學控制過渡。進一步，研究將底物范圍拓展至美托洛爾、比索洛爾、吲哚洛爾及萘哌地爾，實現(xiàn)了多種β-受體阻滯劑藥物的室溫高效流動合成。

上述研究為藥物分子的仿生低能耗、高效合成提供了新思路，并拓展了仿生膜催化流動化學合成技術的應用范圍。

相關研究成果發(fā)表在《物質》（Matter）上。研究工作得到國家重點研發(fā)計劃和國家自然科學基金等的支持。

論文鏈接

NGO膜反應器的制備及性能對比