微反应器中的有机化学之均相反应-酸促进反应

硝化反应是有机合成中的基本反应之一，它在工业上也有重要用途。标准批次硝化工艺经常使用硫酸和硝酸的混合物，由于高度放热并对温度敏感经常在工艺放大时变得剧烈而危险。因此化学家们开始用连续流动的方法在微反应器中研究硝化反应，反应器的微小空间能极好地控制温度从而帮助排除安全隐患。

案例分享

Taghavi-Moghadam小组报道了使用微反应器进行连续流硝化反应，为芳香化合物的硝化提供了安全可控的方法。例如在宽100μm的微通道（CYTOS实验室系统，CPC）中对吡唑-5-甲酸进行硝化，并将温度严格控制在90℃，这使得目标硝化产物取得了不错的产率{见反应示意图1}。在批次系统中，吡唑-5-甲酸在硝化时会因放热而产生脱羧；然而这一情况在微流系统中则不会发生，因为反应温度被严格控制在脱羧界限温度100℃之下。

反应示意图1

Ducry和Roberge报道了在一个微通道宽500μm、内部体积为2.0ml的玻璃微反应器中对苯酚进行可控硝化反应。该反应的条件是在20℃、几乎无溶剂的状态下进行，不添加硫酸或乙酸【见反应示意图2】.在如此高浓度的情况下混合区域也会发生自催化，从而使反应更安全。同时批次反应中容易生成的聚合物也被有效地减少到了1/10。

反应示意图2

合成有机化学家们现在已经认识到了微反应器在提高有机合成反应效率中的潜力。Fukase小组报道了在微反应器系统中可以有效进行对甲苯磺酸钠催化的烯丙醇脱水，该系统包括一个德国美因茨微技术研究所微混合器（通道宽40μm）和一个附加的停留时间单元（直径1㎜ 长1m）。从法尼醇经过两步反应合成烯丙醇后再进行脱水，从而以80%的产率得到对应的共轭二烯【见反应示意图3】相应的批次反应产率较低，规模越大表现越差。姥鲛烷是一种单克隆产品佐剂，通过连续方法脱水后进行还原反应可以获得千克级的姥鲛烷。用10个微混合器组建一平行系统后连续流反应可以持续3-4天，之后用10%的Pd/C对脱水产品进行氢化就得到约5kg的目标姥鲛烷。

反应示意图3

对合成有机化学家而言，优化反应条件的缓慢过程通常是不可避免的，而优化方法经常需要大量昂贵的原材料。在这点上用微反应器进行优化很有优势，尤其对以缺乏可靠的通用反应条件闻名的糖基化反应而言。Seebeerger、Jensen及其小组就用微反应器优化了糖基化反应，只需要准备一次试剂就可以在各种温度和反应时间条件下完成44个反应，而且对于每一次反应仅需2mg多的糖基化试剂【见反应示意图4】。

见反应示意图4