过热流动条件下有机合成的新机遇

导读 列日大学(比利时)综合技术与有机合成中心的研究项目展示了微/中流体技术为探索新反应空间提供的众多机会。通过利用微/中流体技术的独特特性...
2024-07-30 11:22:54

列日大学(比利时)综合技术与有机合成中心的研究项目展示了微/中流体技术为探索新反应空间提供的众多机会。

通过利用微/中流体技术的独特特性来压缩过程的时空框架,提高生产力和发现新反应途径的前景正在扩大。该指南现已在《化学研究报告》杂志上发布并可供查阅。

连续流技术和微/中流体反应器在重塑传统化学制造路线方面前景广阔,但仍面临挑战。与传统工艺技术相比,流动技术在非常不同的空间和时间范围内运行。

如前一篇文章所述,反应时间框架是确保大规模流动工艺可行的关键参数。虽然批量工艺可以轻松地适应较长时间范围内(几分钟到几天)的缓慢反应,但流动反应器通常设计为反应时间短得多(理想情况下少于一分钟,但可以合理地处理长达约 15 分钟的反应,以保持生产规模的经济可行性)。

这一限制非常重要,因为许多反应需要更长的时间才能完成。这通常被视为更广泛采用流动技术的主要障碍之一。例如,水中的二级反应(1 M)的活化焓为 9.8 kcal mol-1,活化熵为 -0.0456 kcal mol-1,在室温下需要 5 天才能完成(转化率 >99%)。

在回流(100°C)下,反应速率增加 35 倍,但仍需要 3 个多小时才能完成,因此不适合流动技术。批量工艺通常在溶剂的沸点范围内进行。这大大限制了反应温度范围,需要更换溶剂才能达到更高的温度,这会带来额外的缺点。溶剂选择受限于沸点,通常会影响反应兼容性、溶解度、选择性、成本和毒性。

CiTOS 实验室负责人 Jean-Christophe Monbaliu 解释说:“过热流技术利用流动工艺的优势,在溶剂沸点以上进行操作,以提高反应速率、提高生产率和安全性,并符合可持续发展目标。”“回到我们的例子,在水中 200°C 的过热条件下,同样的反应将加速 713 倍,可能在 10 分钟内完成。”

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