微通道反应器在有机合成中的应用

微流控芯片

随着“微反应”概念的提出，微反应器成为可以代替传统釜式反应器进行有机合成的一种新型且高效的手段。微通道反应器由于特征尺度的微型化，传热系数、传质性能显著增强，反应的转化率、选择性均有明显提高，另外反应器中流体流动均匀，反应过程连续可控以及安全性高，从而可以解决传统釜式反应器中进行有机合成反应经常出现的问题，如反应物料混合程度差，传热不均，易发生副反应以及危险性较大等，因此研究者们长期致力于研制和开发微反应器，并将其应用于各类有机合成反应中。

硝化反应

Gerhard Panke等在CYTOS 型微通道反应器中对甲苯的硝化工艺进行研究，以硝硫混酸作为硝化剂，在反应温度为65 ℃，反应时间为15 min 的条件下，转化率达到98%；而以Ac2O/H2SO4/HNO3 混酸作为硝化剂，反应温度30 ℃，反应时间70 min，转化率可以达到100%。余武斌等在微通道反应器中对氯苯硝化的合成工艺进行了研究，氯苯单程转化率达74.8%，n（2-硝基氯苯）: n(4-硝基氯苯)=0.156:1，邻/对比显著提高，与常规反应器相比，时空转化率大幅提高，实现了高效的连续化生产。

氧化反应

严生虎等在“心型”结构微通道反应器中以乙苯和双氧水为原料，醋酸钴为催化剂，进行了连续氧化反应合成苯乙酮，考察了乙苯与催化剂的摩尔比、停留时间、反应温度等对反应的影响，优化了氧化反应工艺条件，获得了良好的反应效果，在停留时间为50 s 的条件下，乙苯的转化率可达到30.7%，苯乙酮的选择性可达100%。严生虎等还在带有特定脉冲混合结构的微通道反应器中对己内酯的连续化合成工艺进行了研究，以乙酸酐、H2O2为原料连续合成过氧乙酸；再以环己酮为底物，过氧乙酸为氧化剂连续制备ε-己内酯。在较适宜的条件下，环己酮转化率达96.2%，ε-己内酯的收率达80.9%，实现了高效的、安全的连续化合成工艺。

酯化反应

姚型军等在内径为0.25 mm 的石英毛细管微通道反应器中合成了乙酸丙酯，利用正交实验考查了催化剂的用量、停留时间、反应温度和醇酸初始摩尔比对酯化反应的影响。在合适的工艺条件下，停留时间为14.7 min 时，收率可达97.2%，与常规间歇釜式反应器相比，大幅缩短了反应时间，酯的收率也明显提高。

溴化反应

张跃等在微通道反应器中利用叔丁醇的溴化来制备溴代叔丁烷，考察了原料摩尔配比、反应温度、催化剂的用量、停留时间等单因素对反应的影响。在反应温度为50 ℃，停留时间为60 s 的条件下，叔丁醇的转化率为92.3%，溴代叔丁烷的选择性为99.1%，与常规间歇搅拌反应器相比，采用微通道反应器进行叔丁醇溴化反应，大大缩短了停留时间，降低了反应温度，减少了废酸量，提高了生产效率，实现了绿色低耗的连续化工艺过程。

缩合反应

Ceylan 等研究了微通道反应器中的Mannich反应，采用正丙醇作溶剂，反应温度为80 ℃，反应时间由小试的40 min 缩短到1 min，反应收率由77%提高到98%，与常规釜式反应器相比，反应时间缩短明显，反应收率大幅提高。

重排反应

Kong 等在微反应器中进行了苯基烯丙基醚的Claisen 重排反应，在无溶剂的高浓度条件下，反应温度为220 ℃，反应时间为24 min，收率可达82%，比传统反应条件下的苯基烯丙基醚的Claisen 重排反应大大缩短了反应时间。

酰基化反应

Hu 等在微芯片反应器中对二茂铁的傅克酰基化反应进行了研究。对反应条件进行了优化，确定了二茂铁酰化反应的最优条件，在反应温度为25℃时，流量在5~60 μL/min 之间能取得96%~99%的转化率。

重氮化反应

陈金沙等在玻璃微通道G1 反应器中进行了间三氟甲基苯胺的重氮化反应，并对微通道连续化法制备重氮盐的反应条件进行了优化，在反应温度为12.5 ℃，反应时间为34 s 的条件下，收率达到92.5%。与常规间歇式反应器相比，微通道反应器制备重氮盐在常温下就能进行，提高了反应的安全性，同时大幅缩短了反应时间。

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