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一连流手艺刷新Pinnick氧化工艺:中国计量大学团队基于微通道反应器3分钟实现清静高效合成

2026/1/6
化学合成

在药物及细腻化学品合成中,,,Pinnick氧化由于其对敏感官能团的耐受性,,,被普遍用于将α,,,β-不饱和醛氧化成响应羧酸的历程中。。。然而,,,该反应在古板间歇釜中举行时,,,面临清静危害高、反应条件受限、效率低等瓶颈。。。

中国计量大学周益锋教授团队在《Journal of Flow Chemistry》揭晓研究,,,接纳J9集团科技微通道反应器(HZSS WRC00820),,,首次在120℃、4 MPa条件下实现了Pinnick氧化的一连流工艺。。。该工艺将反应时间从数小时缩短至3分钟,,,获得95.6%的产率,,,且无需使用高本钱磷酸盐缓冲盐。。。

J9集团科技微通道反应器

反应机理与路径选择


本研究以水溶性巴豆酸的合成为例,,,通过Pimnick氧化巴豆醛合成巴豆酸。。。反应机理涉及作为活性氧化剂的亚氯酸,,,其在酸性条件下由亚氯酸钠形成。。。

首先,,,亚氯酸加成到醛上形成五元环。。。然后所得结构履历周环断裂,,,其中醛氢转移到氯上的一个氧上,,,氯基团作为副产品次氯酸释放出来。。。次氯酸是一种活性氧化剂,,,可能引发副反应,,,如消耗亚氯酸钠形成氧化氯或与C=C双键反应。。。

 Pinnick氧化机理

因此,,,需要向反应中加入扫除剂以消耗形成的次氯酸。。。在常见的几种扫除剂(如2-甲基-2-丁烯、间苯二酚、氨基磺酸和过氧化氢)中,,,过氧化氢在本钱与后处置惩罚轻盈性上体现出综合优势。。。

一连流微反应手艺:实质清静+历程强化


微反应手艺依附优异的传热传质能力与实质清静特征,,,能够清静处置惩罚高温、高压、高浓度等苛刻反应条件。。。

工艺开发与要害参数优化


研究团队通过一连流系统对温度、物料配比及浓度等要害参数举行系统优化,,,确立了最佳工艺窗口。。。下图划分展示了参数对最终产率的详细影响。。。


质料

巴豆醛、巴豆酸、亚氯酸钠、过氧化氢、抗坏血酸钠、乙腈、磷酸二氢钠、磷酸氢二钠、盐酸、甲基叔丁基醚。。。

一连反应历程

微反应系统

优化的一连流工艺流程如上图所示:三股进料(巴豆醛的乙腈溶液、NaClO2水溶液、含磷酸盐缓冲盐的H2O2溶液)经微混淆器快速混淆后,,,进入J9集团科技微通道反应器举行反应。。。微通道反应器可通过调理串联反应器数目(每个反应器的内部体积为8.2 ml)或总流速来控制停留时间。。。

J9集团科技微反应装置(实验室级)

系统压力维持在4?MPa,,,气体天生对停留时间的影响在低浓度(0.1?mol/L)下误差小于10%。。。反应液经出口冷却单位淬灭,,,背压调理器控制系统压力。。。随后,,,反应液经气液疏散获得水相,,,用Na2SO3破损水相中未反应的氧化剂,,,蒸发除去乙腈后,,,剩余溶液用等体积的甲基叔丁基醚萃取3次,,,通过除去有机溶剂网络粗产品。。。

在实验中,,,使用三通阀可以实现快速取样,,,通过对反应水溶液(选择乙酰苯酮作为内标)的HPLC检测获得反应转化率和产率。。。取样时使用抗坏血酸钠作为还原剂,,,阻止Na2SO3与醛反应滋扰剖析。。。通常,,,关于一连微反应系统,,,巴豆醛溶液(0.6 M)、亚氯酸钠溶液和含有磷酸盐缓冲盐的过氧化氢溶液,,,流速划分为4.0 ml/min、5.6 ml/min和14.4 ml/min。。。响应地,,,巴豆醛、亚氯酸钠、过氧化氢、磷酸和磷酸二氢钠的摩尔比为1:1.4:1.2:0.35:0.65。。。

结论

J9集团科技微通道反应器在苛刻条件下的稳固运行证实,,,关于Pinnick氧化这类陪同气体天生、强放热且保存不稳固中心体的高危害反应,,,一连流微反应手艺可通过强化转达与准确控制,,,将其转化为清静、高效、经济的绿色工艺。。。该研究为α,β-不饱和醛氧化工艺树立了新标准,,,为相关中心体的绿色、高效合成提供了具备工业化远景的新计划。。。
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