微通道反應器是一種用于化學反應的小型設備,其尺寸通常在毫米或亞毫米級別。相比傳統(tǒng)的批量反應器,它具有更高的效率和選擇性,并且可以處理較小的反應物體積。
基本結(jié)構由通道、催化劑和反應物組成。通道的設計和形狀對反應的速率和選擇性有重要影響。通過調(diào)整通道的長度、寬度和深度,可以控制反應物在其中的流動速度和混合程度,從而提高反應效率。此外,該反應器還可以集成多個反應區(qū)域,以實現(xiàn)串聯(lián)反應或并聯(lián)反應,進一步提高反應的效果和靈活性。
工藝強化是連續(xù)制造的一個重要方面,其目標是減少設備尺寸、成本、能耗、溶劑和廢物產(chǎn)生。微反應器技術是工藝強化的一個重要手段,旨在通過工藝強化實施連續(xù)加工,并最終提供可持續(xù)的原料藥規(guī)?;a(chǎn)。
氯化物是原料藥合成中的良好中間體,但由醇合成氯化物需要高毒性和廢物密集型氯化劑,如亞硫酰氯、磷酰氯、新戊?;然铩ilsmeier試劑、甲苯磺酰氯、2,4,6-三氯-[1,3,5]三嗪、DMF、草酰氯和光氣等。通常氯化劑以化學計量或過量使用,會導致大量有毒、有害廢物的產(chǎn)生。
圖1. 由氯化物產(chǎn)生的衍生物
理想的工藝是通過氯化氫(HCl)將醇轉(zhuǎn)化為氯化物,這將最大限度地減少廢物的產(chǎn)生。但這一過程需要解決氯化氫的腐蝕問題。
圖2. 氯化氫(HCl)將醇轉(zhuǎn)化為氯化物
為了解決氯化氫(HCl)在工藝過程中腐蝕問題,荷蘭Technische Universiteit Eindhoven的研究者將操作平臺分為干區(qū)和濕區(qū)來處理腐蝕性氯化氫。
微反應器為氣液反應提供了一個很好的平臺,它具有高的比表面積,從而獲得高的傳熱和傳質(zhì)速率。此外,由于微反應器的持液體積小,在進行連續(xù)反應時只需要對持液體積加壓,其本質(zhì)安全的特性允許對廣泛的工藝條件進行工藝強化研究。
催化劑在微通道反應器中也起著至關重要的作用。由于反應容器非常小,因此需要使用高效的催化劑來增加反應速率和選擇性。常見的催化劑包括金屬納米顆粒、金屬氧化物和酶等。這些催化劑的微觀結(jié)構和表面化學性質(zhì)可以通過調(diào)整反應條件進行優(yōu)化,以實現(xiàn)更高的反應效率和選擇性。