微反應器中的有機化學(xué)之均相反應-酸促進(jìn)反應

01 背景介紹

硝化反應是有機合成中的基本反應之一，它在工業(yè)上也有重要用途。標準批次硝化工藝經(jīng)常使用硫酸和硝酸的混合物，由于高度放熱并對溫度敏感經(jīng)常在工藝放大時(shí)變得劇烈而危險。因此化學(xué)家們開(kāi)始用連續流動(dòng)的方法在微反應器中研究硝化反應，反應器的微小空間能*地控制溫度從而幫助排除安全隱患。

02 案例分享

Taghavi-Moghadam小組報道了使用微反應器進(jìn)行連續流硝化反應，為芳香化合物的硝化提供了安全可控的方法。例如在寬100μm的微通道（CYTOS實(shí)驗室系統，CPC）中對吡唑-5-甲酸進(jìn)行硝化，并將溫度嚴格控制在90℃，這使得目標硝化產(chǎn)物取得了不錯的產(chǎn)率。在批次系統中，吡唑-5-甲酸在硝化時(shí)會(huì )因放熱而產(chǎn)生脫羧；然而這一情況在微流系統中則不會(huì )發(fā)生，因為反應溫度被嚴格控制在脫羧界限溫度100℃之下。

反應示意圖4.1

Ducry和Roberge報道了在一個(gè)微通道寬500μm、內部體積為2.0ml的玻璃微反應器中對苯酚進(jìn)行可控硝化反應。該反應的條件是在20℃、幾乎無(wú)溶劑的狀態(tài)下進(jìn)行，不添加硫酸或乙酸【見(jiàn)反應示意圖4.2】.在如此高濃度的情況下混合區域也會(huì )發(fā)生自催化，從而使反應更安全。同時(shí)批次反應中容易生成的聚合物也被有效地減少到了1/10。

反應示意圖4.2

合成有機化學(xué)家們現在已經(jīng)認識到了微反應器在提高有機合成反應效率中的潛力。Fukase小組報道了在微反應器系統中可以有效進(jìn)行對甲苯磺酸鈉催化的烯丙醇脫水，該系統包括一個(gè)德國美因茨微技術(shù)研究所微混合器（通道寬40μm）和一個(gè)附加的停留時(shí)間單元（直徑1㎜ 長(cháng)1m）。從法尼醇經(jīng)過(guò)兩步反應合成烯丙醇后再進(jìn)行脫水，從而以80%的產(chǎn)率得到對應的共軛二烯【見(jiàn)反應示意圖4.3】相應的批次反應產(chǎn)率較低，規模越大表現越差。姥鮫烷是一種單克隆產(chǎn)品佐劑，通過(guò)連續方法脫水后進(jìn)行還原反應可以獲得千克級的姥鮫烷。用10個(gè)微混合器組建一平行系統后連續流反應可以持續3-4天，之后用10%的Pd/C對脫水產(chǎn)品進(jìn)行氫化就得到約5kg的目標姥鮫烷。

反應示意圖4.3

對合成有機化學(xué)家而言，優(yōu)化反應條件的緩慢過(guò)程通常是不可避免的，而優(yōu)化方法經(jīng)常需要大量昂貴的原材料。在這點(diǎn)上用微反應器進(jìn)行優(yōu)化很有優(yōu)勢，尤其對以缺乏可靠的通用反應條件聞名的糖基化反應而言。Seebeerger、Jensen及其小組就用微反應器優(yōu)化了糖基化反應，只需要準備一次試劑就可以在各種溫度和反應時(shí)間條件下完成44個(gè)反應，而且對于每一次反應僅需2mg多的糖基化試劑【見(jiàn)反應示意圖4.4】。

反應示意圖4.4

文章摘自參考文獻：Panke，G.,Schwalbe，T.,Stirner，W.,Taghavi-Moghadam,S.and Wille,G.(2003)synthesis,2827.
Ducry,L.and Roberge,D.M(2005)angewandte chemie-international edition.44,7972.如涉及版權問(wèn)題 請聯(lián)系刪除

03 歐世盛全自動(dòng)加氫反應儀

此臺儀器大特點(diǎn)：一是全程自動(dòng)化流程控制。二是在不同流量不同壓力下氣液混合充分均勻，保證了整體反應的均衡性。三是小試工藝路線(xiàn)可做千噸級放大生產(chǎn)。是目前業(yè)界一臺非均相加氫的全自動(dòng)可放大儀器。