導(dǎo) 讀
法國里昂大學(xué)Alain Favre-Reguillon教授及其團隊使用康寧微通道反應(yīng)器，實現(xiàn)了醛酮類化合物在硼氫化鈉作用下的連續(xù)氫化。
圖1：康寧微反應(yīng)器中α,β-不飽和醛的選擇性還原過程
值一提的是，在微量三氯化鈰催化下，團隊首次實現(xiàn)了α,β-不飽和羰基化合物的高效選擇性連續(xù)還原（如圖1所示），即Luche還原反應(yīng)的連續(xù)化。
實驗研究
01
實驗方法
實驗設(shè)備：本次實驗在康寧Low Flow（低流量）微通道反應(yīng)器上進行。使用6個帶心形混合結(jié)構(gòu)的玻璃模塊，每個模塊的持液體積為0.45mL，其中第一個模塊主要起原料混合和預(yù)加熱的作用，并在后5個模塊充分反應(yīng)，在反應(yīng)器出口用熱電偶檢測溫度。
A，B – 進料泵；
Cin ，Cout - 恒溫循環(huán)浴的“進”和“出”;
D - Corning®低流量反應(yīng)器的混合模塊;
E - 測量反應(yīng)混合物溫
實驗操作：原料以1,4-二氧六環(huán)作溶劑，硼氫化鈉溶于甲醇，并加入5%的甲醇鈉作為穩(wěn)定劑。反應(yīng)在連續(xù)流出口用醋酸水溶液進行淬滅。
02
工藝條件篩選
作者以苯乙酮為模板底物，研究了該反應(yīng)在連續(xù)流中的工藝條件。
圖2：溫度、還原劑當(dāng)量、停留時間對還原反應(yīng)的影響
還原劑硼氫化鈉使用2當(dāng)量，溫度范圍20-60°C（如圖2所示），60°C，100秒轉(zhuǎn)化率最高可達98%，實驗測得反應(yīng)的活化能約為30±5 kJ/mol。
硼氫化鈉當(dāng)量降低至1.25 eq時，其他條件相同的情況下，收率92%，通過延長停留時間能使得收率達到99%以上。
03
反應(yīng)底物范圍拓展
在得到了最優(yōu)條件后，作者對該反應(yīng)對于其他酮、醛類底物的普適性進行了拓展。
酮類底物：
圖3：該反應(yīng)在酮類底物中的應(yīng)用
對于大多數(shù)芳香酮和脂肪酮類，使用2當(dāng)量的硼氫化鈉，在20-80秒內(nèi)能以98%以上的轉(zhuǎn)化率還原到對應(yīng)的醇（見圖3）。
醛類底物：
圖4：該反應(yīng)在醛類底物中的應(yīng)用
醛基底物活性更高，只需使用1當(dāng)量的硼氫化鈉，且停留時間能夠縮短至20秒，即可完成轉(zhuǎn)化（見圖4）。
Luche還原反應(yīng)探索：
對α,β-不飽和羰基化合物，即Luche還原反應(yīng)探索。
圖5：該反應(yīng)體系在Luche還原中的應(yīng)用
在傳統(tǒng)的釜式工藝中，Luche還原需要使用1當(dāng)量的稀土金屬化合物三氯化鈰催化，而在微通道反應(yīng)器中，可以大幅降低至0.2當(dāng)量達到同樣的反應(yīng)效果。
以底物11為例，隨著催化量的提高，烯醇產(chǎn)品的選擇性也逐漸提高，至催化量20%時，選擇性可以達到96%（圖5，Entry 3）。
而對于其他一些大位阻和大共軛體系的底物來說，Luche反應(yīng)的轉(zhuǎn)化率和選擇性有一定的降低，提高選擇性可以通過繼續(xù)增加三氯化鈰的量來實現(xiàn)。
04
放大實驗
作者研究團隊進行了放大規(guī)模的實驗：
使用苯乙酮作原料，在康寧微通道反應(yīng)器上連續(xù)運行了105分鐘，收集了750mL反應(yīng)液，經(jīng)過濃縮、柱層析等后處理，獲得了96%的分離收率。
對于α,β-不飽和酮11也進行了長時間連續(xù)運行，在連續(xù)實驗30分鐘后得到90%的分離收率。
實驗結(jié)論
作者開發(fā)了在康寧微通道反應(yīng)器中硼氫化鈉還原酮、醛的工藝，解決原有釜式工藝反應(yīng)熱積聚與溶劑穩(wěn)定性問題。
秒級反應(yīng)：
硼氫化鈉還原酮、醛的連續(xù)流工藝，反應(yīng)停留時間在20-80秒之間，相比釜式有明顯效率優(yōu)勢，有效提高產(chǎn)能和利潤。
高效換熱：
在康寧反應(yīng)器上，反應(yīng)釋放的熱量能完全被換熱介質(zhì)移走，反應(yīng)器出口未檢測到溫升。
高選擇性突破：
首次在康寧連續(xù)流反應(yīng)器中實現(xiàn)了α,β-不飽和醛酮的高選擇性還原，并達到90%的分離收率。
底物廣譜性：
對酮、醛類底物以及α,β-不飽和羰基化合物具有普適性
穩(wěn)定放大：
作者通過放大規(guī)模的實驗驗證，確認不同底物還原工藝的長時間運行的穩(wěn)定性。
參考文獻：
Ind. Eng. Chem. Res. 2024, 63, 6829−6836
9
立即詢價
您提交后，專屬客服將第一時間為您服務(wù)