重氮化反應(yīng)
任何新技術(shù)的實(shí)施在開始的時(shí)候都會遇到很多障礙,連續(xù)流技術(shù)也是一樣。首先在設(shè)計(jì)反應(yīng)的時(shí)候需要改變思維方式,需要注意到以前沒有注意到的事項(xiàng)例如反應(yīng)速度,固體的產(chǎn)生。而且連續(xù)流技術(shù)對研究人員有更高的要求,要了解一些工程類知識,對反應(yīng)的動(dòng)力學(xué)和機(jī)理要有更加深刻的認(rèn)識,還需要與化工技術(shù)人員密切合作,這樣才能有效利用連續(xù)流這個(gè)新的工具。
根據(jù)龍沙的一份報(bào)告,大約60%的反應(yīng)能受益于連續(xù)流工藝。但是要得到好的結(jié)果,需要做很多的改變才能真切的獲得益處。例如,大約40%的反應(yīng)有固體,有固體并不意味著就不能進(jìn)行連續(xù)流實(shí)驗(yàn),這就需要實(shí)驗(yàn)人員做很多的改變,包括反應(yīng)試劑、反應(yīng)溫度及加料方式等等。
很多反應(yīng)在傳統(tǒng)的處理過程中存在很大的安全隱患或者小試工藝難于放大生產(chǎn)。化學(xué)家在設(shè)計(jì)這些路線時(shí),往往需要極力避免這些不利因素,導(dǎo)致合成路線較長,或者使用很貴的替換試劑。而連續(xù)流為化學(xué)家提供了另外一種思路,可以避免這些不利因素,有效降低成本。
所謂過程強(qiáng)化,就是通過提升溫度、增加反應(yīng)物濃度和壓力等來提升反應(yīng)速度、降低反應(yīng)時(shí)間,最終達(dá)到提高反應(yīng)收率和選擇性等目的。這些技術(shù)通常只用于大化工,而使用微通道反應(yīng)器之后,這項(xiàng)技術(shù)也能給傳統(tǒng)的精細(xì)化工和制藥行業(yè)帶來很多變化。微反應(yīng)就是一項(xiàng)利用過程強(qiáng)化,提升反應(yīng)速度以達(dá)到降低反應(yīng)持液量,同時(shí)增加反應(yīng)選擇性和收率的一項(xiàng)新技術(shù)。
對于傳統(tǒng)思維,在合成路線選擇的時(shí)候,危險(xiǎn)的中間體或者產(chǎn)物在反應(yīng)溫度下不穩(wěn)定的情況往往都是極力避免的。而使用微通道反應(yīng)器之后,我們就不需要有這樣的禁忌。
微通道反應(yīng)器持液量少,與傳統(tǒng)反應(yīng)釜相比,具有本質(zhì)安全等特性。一些有危險(xiǎn)中間體參與的反應(yīng),比如重氮甲烷,重氮化合物,疊氮化合物都可以直接在微通道反應(yīng)器上使用。
重氮化反應(yīng)是重要的氨基轉(zhuǎn)化的重要中間體,往往是快速、放熱劇烈的高危反應(yīng)。微反應(yīng)器對重氮化反應(yīng)可以實(shí)現(xiàn)極其準(zhǔn)確的流量控制、溫度控制,使得重氮鹽含量提升,偶聯(lián)雜質(zhì)和焦油含量明顯減少。
重氮化反應(yīng),重氮化產(chǎn)品的毒性高、穩(wěn)定性差,所以工業(yè)上的應(yīng)用受到限制,但是在微通道連續(xù)流的條件下,可以實(shí)現(xiàn)在線消耗(增加反應(yīng)模塊,直接進(jìn)入到下一步的反應(yīng)) ,極大的降低危害與污染的風(fēng)險(xiǎn)。