总结

       增加更安全、可持续的溶剂的可用性预计将显着影响工业绿色化学计划。Cyrene™ [(-)-二氢左旋葡萄糖酮] 是一种更安全的生物基替代品，可替代石油衍生的 DMF（二甲基甲酰胺）和 NMP（N-甲基-2-吡咯烷酮）。尽管最近才获得溶剂使用所需的数量，但 Cyrene™ 已成功用作许多工业相关应用中的绿色替代品，包括石墨烯合成 和碳交叉偶联反应。                   

简介

       化石衍生的溶剂通常构成反应或配方的主体；除了增加监管限制外，还寻求可持续和更安全的替代方案，以解决环境、健康和安全问题。最近的注意力集中在寻找偶极非质子溶剂、DMF 和 NMP 的替代品上，因为它们相关的生殖毒性导致监管限制越来越多。上述两种溶剂最近都被添加到欧洲化学品管理局 (ECHA) 的高度关注物质 (SVHC) 候选清单中以进行授权。   

       Cyrene™ 由 Circa Group 与约克大学绿色化学卓越中心 (GCCE)1 的 James Clark 教授博士合作开发。其多功能稠环结构提供类似于 NMP 的极性，但不包含与 NMP 和 DMF 的生殖毒性相关的酰胺官能团。它是由非食品纤维素通过两个步骤生产的，其制造过程几乎是能源中性的，并向环境释放水。Cyrene™ 的密度为 1.25g/mL，不含任何氯、硫或氮杂原子，这些杂原子会带来生命终结污染问题，并在焚烧时产生腐蚀性副产品。它还具有非常低的急性 (LD50) 和水生 (EC50) 毒性，远高于全球化学品统一分类和标签制度 (GHS) 定义的危险阈值。此外，由于其闪点为 108°C，Cyrene™ 可生物降解并且比许多含氧溶剂更安全。它对氧化是稳定的，并且（在使用寿命结束时）在焚烧或生物降解时仅产生二氧化碳和水。

材料科学应用

       石墨烯是一种颠覆性技术，其潜在应用涵盖可持续能源、生物医学、服装和电子产品。尽管有前景，但由于大规模制造的挑战，目前商业化受到限制。使用石墨液体剥离的常见生产方法通常会导致低浓度并使用 NMP。Clark 等人发现，当 NMP 被 Cyrene™ 取代时获得的石墨烯分散体的浓度要高一个数量级。优异的性能归因于绿色溶剂的最佳极性和高粘度，从而产生更大且缺陷更少的石墨烯薄片。预计这将支持石墨烯的大规模生产，并有助于这种革命性材料实现其商业潜力。

       有趣的是，卡茨等人。证明 Cyrene™ 也可以成功地用作 DMF 的替代品来合成金属有机框架。

药物化学应用

       交叉偶联反应是制药和农业化学工业中最常用的反应之一，但通常使用 DMF 作为其反应介质。改用替代溶剂可能需要延长反应时间、提高温度或引入非商业催化剂。我们与圣安德鲁斯大学的 Allan Watson 博士合作，开发了一种使用 Cyrene™（方案 1）3 进行 Sonogashira 反应的温和而稳健的方法。更环保的替代方案还通过 Cacchi 型环化实现了功能化吲哚和苯并呋喃的级联合成。还研究了使用 Cyrene™ 作为溶剂的局限性。发现包括 NEt3 和 DIPEA 在内的有机碱在 50 C 下是可以耐受的；然而，所测试的无机碱，除了 KOAc，

方案一

       还为 Suzuki-Miyaura 偶联反应开发了一种温和的方法，使用 Cyrene™ 作为传统溶剂（DMF、THF 和 1,4-二恶烷）的直接替代品（方案 2）4。在小规模和大规模合成中都获得了优异的通用性和官能团耐受性以及高产率。

方案二

       坎普等人。采用 Cyrene™ 开发了一种高效、废物最少化的方法，用于从异氰酸酯和仲胺合成尿素（方案 3）6。值得注意的是，他们的方法建立了一个简单的后处理程序：向反应溶液中加入水导致所需尿素的沉淀。过滤并用水洗涤得到分析纯的产物。与工业标准协议相比，他们的协议使摩尔效率提高了 28 倍。

方案三

       研究人员不断发现这种更环保的溶剂替代品的新应用。Cyrene™ 最近获得了生物基世界新闻的欧洲生物基创新奖——这一成功归功于它表明更安全、更环保的替代品也可以提供卓越的性能。