光化學(xué)反應(yīng)應(yīng)用廣泛，但其工業(yè)化放大一直是難點(diǎn)。傳統(tǒng)釜式工藝使用汞燈或氙燈進(jìn)行光化學(xué)反應(yīng)，不僅效率低、耗能大，而且有可能由于寬波長(zhǎng)的照射導(dǎo)致副反應(yīng)的發(fā)生。
澳大利亞聯(lián)邦科學(xué)與工業(yè)研究組織的研究人員，對(duì)含有吸電子基團(tuán)的芳基衍生物的溴化反應(yīng)進(jìn)行了研究。使用光化學(xué)反應(yīng)器，并利用液液分離器，開(kāi)發(fā)了連續(xù)光溴化，多級(jí)在線(xiàn)萃取工藝。
連續(xù)流光化學(xué)研究
一、連續(xù)流工藝條件篩選
研究人員以苯硼酸頻吶醇酯的芐基溴代反應(yīng)作為模板反應(yīng)，對(duì)反應(yīng)溫度、反應(yīng)停留時(shí)間、溶劑、光源波長(zhǎng)等條件進(jìn)行了優(yōu)化。如下表：
研究顯示，405nm波長(zhǎng)適合該反應(yīng)。選擇乙腈和丙酮作為溶劑，可以避免反應(yīng)過(guò)程中產(chǎn)生沉淀。在20攝氏度，停留時(shí)間15分鐘，收率為93%。
二、液液分離器在線(xiàn)萃取
接下來(lái)，研究人員使用液液分離器對(duì)反應(yīng)液進(jìn)行在線(xiàn)萃取。在反應(yīng)器出口使用兩臺(tái)泵分別泵入甲苯和水，與反應(yīng)液一起經(jīng)過(guò)靜態(tài)混合器的混合后進(jìn)入液液分離器，原料和產(chǎn)物進(jìn)入甲苯相，而副產(chǎn)物琥珀酰亞胺進(jìn)入水相。
由于是三相體系，研究人員發(fā)現(xiàn)僅經(jīng)過(guò)一次萃取分離并未完全將有機(jī)相中的琥珀酰亞胺除去，在此基礎(chǔ)上研究人員又進(jìn)行了兩次萃取分離以確保所有的琥珀酰亞胺被除去。
三、底物擴(kuò)展研究
研究人員以該連續(xù)流工藝為基礎(chǔ)，對(duì)含有不同電性基團(tuán)的芳基衍生物進(jìn)行了溴化反應(yīng)，以驗(yàn)證該連續(xù)流工藝的普適性。如下表：
由表中可以看出，雖然反應(yīng)停留時(shí)間有所不同，但所有的反應(yīng)均取得了非常好的收率。其中，化合物8的時(shí)空收率可以達(dá)到2.35kgL-1h-1。
總結(jié)：在光化學(xué)反應(yīng)器中使用NBS作為溴源可避免使用許多高度危險(xiǎn)的溴化物；對(duì)于該工藝而言，乙腈和丙酮作為溶劑可避免連續(xù)流反應(yīng)器內(nèi)沉淀的形成；液液分離器的應(yīng)用，可將光溴化反應(yīng)器與在線(xiàn)液-液萃取結(jié)合，盡可能減少實(shí)驗(yàn)步驟。
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