1.3 气-液-固反应 在药物合成中最重要的一个反应就是催化加氢,反应过程中底物和氢气吸附在催化剂表面。氢气分解成氢原子,并添加到不饱和碳-碳键中,从而最终从催化表面解吸得到所需的化合物。这一类重要的反应可广泛实现烯烃、炔烃或芳烃的还原,另外还包括腈、酰胺、叠 氮化物、硝基和羰基化合物的还原与去保护。利用流动 化学中的气-液-固反应体系可以实现催化加氢反应,报道了一种革命性的连续氢化反应系统,其利用集成的电解槽从去离子水中电解生成氢气 。反应过程不需要氢气瓶,大大降低安全风险。用电动阀控制生成的氢气进入由多孔钛熔块制成的反应混合器中,以确保有效混合。进一步将混合物通入精确 加热填充床反应器,同时用可调背压调节器调节压力, 用两个压力传感器进行过程监控。该系统可在10℃~ 150℃和100 bar的最大压力下使用,从而大大降低了催 化氢化反应的危险性。更值得注意的是,如果将电解槽 的去离子水换成重水,还可以实现在药物分子中引入氘 原子。这为药物分子的设计提供更多的可能性。
1.4 液-液反应在液-液反应中,利用注射泵输送各个相,用T型混 合器进行反应底物混合。在聚四氟乙烯(PTFE)线圈反 应器或聚甲基丙烯酸甲酯芯片反应器中进行反应。与 传统间歇式反应相比,流动反应可以大大提升两相的接 触面积,从而提升反应产率,报道了利用液-液反应体系进行 Bucherer-Bergs 反应合成海因的工作 。在反应中,醛 或酮和氰化物阴离子结合形成各自的氰醇,最终与氨和 二氧化碳反应得到所需的杂环骨架。气态试剂是通过 (NH4)2CO3的原位热分解生成。一般的间歇式反应需要 将羰基化合物、KCN和(NH4)2CO3的混合物在水和乙醇 中回流数小时甚至数天才能反应完。而在连续流法中, 将底物在乙酸乙酯和水中混合,将哈氏合金线圈反应器 加热至120℃并保持20 bar的压力。反应中的高压使得分解的气体很好地与底物混合,从而大大缩短了反应时 间,提升了反应效率。
1.5 液-液-固反应 目前报道的基于液体-液体-固体反应体系相对较 少,Bogdan等[21] 报道了连续流动反应中醇类三相氧化的 一个实例。首先将四甲基哌啶氮氧化物(TEMPO)固定 在环氧乙烷树脂上,并将材料填充到聚合物管中。将含 有NaOCl和KBr的水相与DCM中的苯甲醛溶液在Y型 混合器中混合。当混合物进入填充床反应器时,TEMPO 立即乳化离开填充床,使有机相和水相合并,在反应温度 0℃、停留时间4.8 min的条件下,各种伯、仲醇均被成功 地氧化为相应的醛和酮,得到较好的气相色谱产率。
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