流動(dòng)化學(xué)的基礎(chǔ)是什么？

流動(dòng)化學(xué)，有時(shí)也稱為“連續(xù)流動(dòng)化學(xué)”(continuous flow chemistry)、“活塞流”(plug flow)或“微化學(xué)”(microchemistry)，是在管子或管道中進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)的過程。反應(yīng)性組分在混合接頭處被泵送在一起，并流下溫度受控的管道或管子。

流速、停留時(shí)間、反應(yīng)器體積和生產(chǎn)率

在流動(dòng)反應(yīng)器中，停留時(shí)間（即反應(yīng)被加熱或冷卻的時(shí)間量）由反應(yīng)器的體積和通過它的流速計(jì)算。

停留時(shí)間 = 反應(yīng)器體積 / 流速

通過這種方式，MF系列連續(xù)流反應(yīng)系統(tǒng)能夠以幾秒到幾小時(shí)的反應(yīng)時(shí)間運(yùn)行，并且可以在 24 小時(shí)內(nèi)合成 mg 到 kg 的數(shù)量。

微反應(yīng)器中的擴(kuò)散混合

在邁庫弗洛微反應(yīng)器中，試劑不會(huì)通過湍流混合（如在間歇反應(yīng)器中）；相反，試劑通過擴(kuò)散混合。由于芯片反應(yīng)器通道尺寸約為微米或毫米，因此試劑完全擴(kuò)散所需的時(shí)間從幾毫秒到幾秒不等。

加壓和過熱反應(yīng)

庫弗洛反應(yīng)系統(tǒng)通過背壓閥可輕松加壓至20 bar。這允許反應(yīng)在遠(yuǎn)高于常壓回流的溫度下進(jìn)行，從而實(shí)現(xiàn)更快且通常更清潔、更高產(chǎn)率的反應(yīng)。通常，溶劑可以加熱到比其沸點(diǎn)高 60 到 150°C。因此，1000 倍數(shù)量級(jí)的反應(yīng)速率增加是可能的。

可以實(shí)現(xiàn)的過熱效應(yīng)的例子包括：

DCM @ 158oC（與大氣壓力下的 40oC。）

THF @ 193oC（與大氣壓力下的 66oC。）

Dioxane @ 240oC（與大氣壓力下的 100oC 相比。）

氣體參與的反應(yīng)

向流動(dòng)反應(yīng)器施加壓力也抑制了氣體的逸出。（這是有益的，因?yàn)槿绻纬蓺馀荩鼈兛梢詫⒎磻?yīng)混合物推出反應(yīng)器，導(dǎo)致不確定的停留時(shí)間）。

溫度控制

連續(xù)流反應(yīng)器中反應(yīng)混合物的表面積與體積比是圓底燒瓶的 1000 倍。因此，與間歇式反應(yīng)器相比，熱量可以更快地傳入或傳出反應(yīng)混合物。因此，對(duì)于放熱或吸熱反應(yīng)，可以保持更好的溫度控制，從而提高一致性和產(chǎn)量。

多步反應(yīng)

連續(xù)流反應(yīng)器允許以連續(xù)方式執(zhí)行許多反應(yīng)，并且由于“活塞流”環(huán)境，更容易進(jìn)行多步反應(yīng)。