图1 液-液分离器和临界系统反应器

一些有机催化反应需要高温和高压等苛刻的条件,在间歇反应中,这类反应通常在高压釜反应器中进行。然而,高压釜的使用涉及安全问题。微反应器提供了在高压、高温反应条件下操作的优势,允许反应在极端条件下进行,这在间歇化学中通常不易实现[2]。例如,氢甲酰化反应需要较高的压力,导致间歇式反应器存在较大的安全问题。连续流微反应器可以安全且容易地达到更高的总压力,这简化了材料的处理和在线优化的步骤。另外,对于在高压下使用超临界二氧化碳作为共溶剂与甲醇进行的酯化反应,连续流微反应器能够显著提高其反应速率。

图2 微反应系统中液-液相及临界反应示意图

Yan[3]利用 Ehrfeld Mikrotechnik 哈氏合金级联混合器和 Miprowa 微反应器(图1(c),(d)),在吡咯烷酮钾催化剂作用下,成功地简化了 2-吡咯烷酮与乙炔的乙烯基化反应,合成了 n-乙烯基吡咯烷酮,反应示意图见图 2(b)。微反应器的应用不仅避免了乙炔分解爆炸带来的安全问题,而且强化了传质效率,使 n-乙烯基吡咯烷酮的选择性保持在 100%,转化率达 45. 3%。

参考文献

[1]Morodo R,Gérardy R,Petit G,et al. Continuous flow upgrading of glycerol toward oxiranes and active pharmaceutical ingredients thereof[J]. Green Chem,2019,21(16): 4422-4433.

[2]Singh R,Lee H J,Singh A,et al. Recent advances for serial processes of hazardous chemicals in fully integrated microfluidic systems[ J]. Korean J Chem Eng,2016,33 (8):2253-2267.

[3]Yan L,Chu B,Zhong S,et al. Synthesis of N-vinyl pyrrolidone by acetylene process in a microreactor[ J]. Chem Eng J Adv,2020,2:100018.