公司总机:0755-83549661
产品热线:400-0755-403
新闻资讯
  • 联系我们

    contact us

  • 公司总机:
    0755-8354-9661

  • 产品热线:
    400-0755-403

  • 邮箱:
    info@e-zheng.com

  • 地址:
    深圳市南山区茶光路1018号创客公馆403

    MORE+
绿色化工——连续流生产技术(1)  2016-12-26
什么是连续流动化学 为了更好的理解连续流动化学,我们先对传统的釜式反应作简要概括,釜式反应是利用反应釜(物理或化学反应的容器,如反应器、反应锅、分解锅、聚合釜等)来实现工艺要求的加热、蒸发、冷却及高低速混配功能,是现代精细化工、生物制药、和新材料合成等常用的中试、生产工艺方法。其研发、中试及工艺放大过程如下图1所示: 图1 传统釜式反应工艺放大过程 由于传统釜式反应存在的一些局限性(如传质传热弱、温度压力限制、维护成本高等),促进了连续流动化学的诞生和发展。连续流动化学(Continuous Flow Chemistry),是指通过将两种(或多种)试剂连续的泵入反应器(Flow Reactor)中,在反应器中进行混合&反应,并通过热交换控制器控制反应温度,从而实现化学反应,获得所需的产品,其过程如下图2所示: 连续流动化学技术近年来在研究、生产化合物及中间体中的应用快速增长,与传统的间歇反应相比,具有快速混合,传热传质性好以及放大无需再优化条件的优势,大大加速了筛选、优化反应所需的时间。因此,对于一个化学反应,我们该选择那种方式(路线)去研发或生产,我们可提供下图3的参考: 图3 化学反应路线的选择流程 对于目前的所有化学反应来说,其中超过50%的化学反应可在连续流动化学中取得很好的效益。 应用实例 2.1 叠氮化反应 叠氮化物作为一类重要的有机合成中间体,但是因为其含有叠氮基高能活性官能团,使得叠氮化反应具有较大危险性,从而极大地限制了这个反应在工业中的应用。为了能够叠氮化反应能够在釜式反应中进行,通常都在低量、低温下进行。利用Labtrix?反应器执行叠氮化反应,其合成路线如图4所示: 图4 叠氮化反应路线图 通过连续流式实现叠氮化反应,不仅可以将反应在高温下执行,解决了安全性问题,而且还可以提高转化率、降低成本,其和釜式反应的效果对比如图5所示: 图5 叠氮化反应在连续流动反应和釜式反应中的效果对比 相比于釜式反应,采用连续流技术的优势有: 新的反应空间(温度和压力) 使用少量危险物质 评定反应试剂类型对生产成本的影响 2.2 环化脱水反应 Ley和其同事利用管式连续流反应器,执行了一系列的环化脱水的反应,研究表明,其混合效果主要取决于流体的流速(即混合极限),但是需要较长的时间(100 sec),为了缩短反应时间,他们改用Labtrix Start连续流动静态混合反应器,将反应时间由100s缩短到1s,其工艺过程如下图6所示: 图6 Labtrix Start执行环化脱水反应过程 环化脱水反应中采用连续流技术的优势有: 相比于釜式反应有高产率 快速工艺开发 相比于管式反应,可减少100倍反应时间 反应可放大 参考文献 [1] Org Proc Res Dev 2011, 15, 900: Green Chem 2012, 14, 38. [2] Angew Chem Int Ed 2011, 50, 7502. [3] Micro Reaction Technology in Organic synthesis, C. Wiles and P. Watts, CRC Press Taylor & Francis Group, 2012. [4] Safety Aspects related to Microreactor Technology, J.-C. Monbaliu, A. Cukalovic and C. Stevens, in Flow Chemistry, Volume 2, 2014. [5] Ley & Battilocchio, Org. Biomol. Chem., 2015, DOL:10.1039/c4ob02105c.
标签: