在微通道反應(yīng)器內(nèi)的有機(jī)化合物的氟化、氯代和溴代-1本文概述了微反應(yīng)器在有機(jī)物氟化和氯化反應(yīng)中的應(yīng)用，并報(bào)道了作者在微反應(yīng)器系統(tǒng)中溴代反應(yīng)的第一次研究。在簡要介紹微化學(xué)處理的概況并涵蓋微結(jié)構(gòu)反應(yīng)器的基本優(yōu)點(diǎn)之后，將對(duì)迄今為止用于鹵化反應(yīng)的不同微反應(yīng)器在制造、操作范圍和執(zhí)行方面進(jìn)行描述。此后，將描述和討論研究的反應(yīng)系統(tǒng)。所有的反應(yīng)都有共同之處，鹵代是通過單質(zhì)鹵素來實(shí)現(xiàn)的。除了了一個(gè)氣相的氯化反應(yīng)，所描述的氟化反應(yīng)和氯化反應(yīng)均是在特殊的氣體/液體微反應(yīng)器中研究的氣/液過程。相反，溴化反應(yīng)是在微混合器/管裝置中進(jìn)行的，而不是特別采用例如氣體/液體條件。在反應(yīng)過程中，通過蒸發(fā)溴和溴化氫形成的相條件是相當(dāng)復(fù)雜的。反應(yīng)的范圍包括芳香族親電取代和烷烴的自由基取代和芳族化合物的側(cè)鏈。實(shí)驗(yàn)結(jié)果證實(shí)了微反應(yīng)器用于鹵化反應(yīng)的益處，如改進(jìn)的過程控制、過程安全、改進(jìn)的選擇性和產(chǎn)率、合成的縮短和較高的時(shí)空產(chǎn)率。此外，另一個(gè)方面是加速過程開發(fā)的潛力。

微結(jié)構(gòu)反應(yīng)器用于化學(xué)過程的益處已在實(shí)驗(yàn)室范圍內(nèi)被證明具有廣泛的應(yīng)用，而且微結(jié)構(gòu)反應(yīng)器應(yīng)用到中試工廠甚至生產(chǎn)工廠的例子的數(shù)量正在上升[1,2]。微結(jié)構(gòu)反應(yīng)器在有機(jī)合成領(lǐng)域中的有益應(yīng)用特別適用于傳質(zhì)和/或熱傳輸受阻的快速反應(yīng)[1-9]。在過去，工藝通常經(jīng)過改進(jìn)來適應(yīng)現(xiàn)有設(shè)備，主要是攪拌容器，這是理想的操作慢反應(yīng)或在快速反應(yīng)的情況下，如果一種反應(yīng)物由于非?？斓臒後尫哦徛丶尤搿Ｓ捎谌狈线m的設(shè)備或考慮安全，而不考慮進(jìn)一步加速反應(yīng)或加入更有效地反應(yīng)物。

采用單質(zhì)氟直接進(jìn)行芳烴的氟化是一個(gè)很好的例子。雖然自20世紀(jì)30年代以來氟本身作為氟化劑的高反應(yīng)速度是已知的，但不完全的選擇性和復(fù)雜的工藝危險(xiǎn)性，包括爆炸，阻礙了其廣泛的合成應(yīng)用。替代復(fù)雜的合成起著重要的作用。直接反應(yīng)要求絕對(duì)精確的溫度控制，因?yàn)榉磻?yīng)介質(zhì)的過熱會(huì)增加自由基的形成[10-15]。自由基的數(shù)量的形成決定了哪種反應(yīng)路徑占主導(dǎo)地位，即自由基路徑和親電路徑。另一個(gè)問題是增加傳質(zhì)。為了真正利用極快速氟化反應(yīng)的潛力，氟必須實(shí)現(xiàn)從氣體到液相的轉(zhuǎn)化。由于氟幾乎不溶于任何有機(jī)溶劑，相變轉(zhuǎn)換就特別重要。反過來，除了熱量控制之外，時(shí)空質(zhì)量的控制，可以進(jìn)行精細(xì)的直接氟化反應(yīng)。由于氟化反應(yīng)極為快速，且暴露氟的時(shí)間過長會(huì)導(dǎo)致二次反應(yīng)生成多氟化物、C-C鍵的斷裂和增加，因此，需要精確停留時(shí)間的控制。

從20世紀(jì)60年代左右開始，一些實(shí)驗(yàn)工作采用降低氟和底物的極端稀釋度和降低溫度降至一個(gè)低溫水平[16-22]來減緩氟轉(zhuǎn)化速率。事實(shí)上，通過這些措施實(shí)現(xiàn)了對(duì)產(chǎn)品譜和反應(yīng)路徑的確定及控制?，F(xiàn)在，在制備水平上，對(duì)于特定的底物進(jìn)行直接氟化也是可能的。然而，氟化產(chǎn)物的替代路線，例如使用路易斯酸型氟化物，已經(jīng)變得非常重要[23-28]。

微加工技術(shù)、微流控技術(shù)及其在化工領(lǐng)域中的應(yīng)用，現(xiàn)在允許有另一種方法：其處理設(shè)備比現(xiàn)有反應(yīng)設(shè)備更適合。在微通道環(huán)境中直接進(jìn)行氟化反應(yīng)是微反應(yīng)器的基本優(yōu)點(diǎn)。它們具有大的內(nèi)表面和交換面可建立大濃度和溫度梯度來促進(jìn)傳質(zhì)和傳熱。停留時(shí)間可以比在攪拌槽反應(yīng)器中更精確地控制。最后，小的滯留體積使過程安全，即使采用非常高的氟濃度也可獲得如此大的轉(zhuǎn)化率[13]。

所有下列反應(yīng)都符合上述要求。此外，其他方面作為有效的光反應(yīng)將是重要的。

鹵化反應(yīng)的微型反應(yīng)器系統(tǒng)

本節(jié)介紹了用于鹵化反應(yīng)的微反應(yīng)器的功能原理和基本特征。為氣液工藝特別設(shè)計(jì)的降膜微反應(yīng)器、微泡塔、雙微通道片式反應(yīng)器和單/三通道薄膜微反應(yīng)器。微傳熱模塊用于氣相過程。微混合器/管裝置不是特別適用于氣/液工藝來進(jìn)行廣泛操作條件的。

降膜微反應(yīng)器

降膜原理采用一個(gè)液體流來進(jìn)行表面潤濕，由重力控制，從而擴(kuò)散形成膨脹的薄膜。降膜微反應(yīng)器（圖1）轉(zhuǎn)換從宏觀尺寸至幾十微米厚度的膜[10,29,30]。為此，液體流通過微通道引導(dǎo)。為了獲得合理的吞吐量，許多微通道并行運(yùn)行。

液體通過大孔進(jìn)入微通道裝置，該大孔通過狹縫連接到微通道板（圖2）。狹縫充當(dāng)流動(dòng)限制器，用于均分許多平行流[10,29,31 ]。通過微結(jié)構(gòu)板的端部的另一狹縫回收液體流，并通過鏜孔離開裝置。氣體通過一個(gè)鏜孔和擴(kuò)散器進(jìn)入一個(gè)位于微通道部分上方的大氣體室，并通過同一類型的管道離開。共流和逆流運(yùn)行模式都是可能的，然而，對(duì)于通常采用的低氣體速度，這沒有實(shí)際差異[32]。

內(nèi)部熱交換是通過熱傳導(dǎo)從微結(jié)構(gòu)反應(yīng)區(qū)到位于反應(yīng)區(qū)后面的小通道換熱器[10,29,31]實(shí)現(xiàn)的。此外，反應(yīng)器還配備了一個(gè)檢測口，該檢測口取決于所選擇的材料對(duì)降膜過程的視覺觀察、通過紅外攝像機(jī)（材料：硅）的溫度測量[31,32]和進(jìn)行光化學(xué)反應(yīng)（材料：石英玻璃）[33]。微結(jié)構(gòu)部件的尺寸和關(guān)于反應(yīng)器的進(jìn)一步信息在表1中給出。

微泡塔

微泡柱用于氣體在液體流中的分散（圖3）（以及在氣體中微小液滴的分散，例如給定的噴霧流）[10,30,34 ]?？梢杂^察到不同的流動(dòng)模式。塞流流型包括接近微通道（泰勒氣泡）直徑的氣泡和由液塞分段的氣泡，其具有大范圍的穩(wěn)定性；在宏觀尺度上主導(dǎo)流動(dòng)模式的泡狀流也在微尺度上發(fā)現(xiàn)，但是其穩(wěn)定性具有限制性[34,35]。此外，從宏觀尺度已知的其它流動(dòng)模式如環(huán)狀或噴霧流動(dòng)模式也被識(shí)別在微泡柱中[34,35]。環(huán)形流型具有最大的內(nèi)表面，形成一個(gè)均勻的薄液膜。這顯著不同于具有薄液體壁潤濕膜和厚液體氣泡分段塞共存的段塞流。

微泡柱的中心部分（圖4）是微混合單元和微通道板[10,34,35]。為了實(shí)現(xiàn)均分，混合單元包括具有非常特別的氣體和液體進(jìn)料的液壓直徑的叉指饋電結(jié)構(gòu)。微通道板上的每個(gè)微通道通過一個(gè)分離的氣體和液體流進(jìn)樣。然后通過工藝參數(shù)，特別是氣體和液體速度來確定所觀察到的流動(dòng)模式。氣體和液體流合并從微通道部分去除。

微泡塔包括通過熱傳導(dǎo)從反應(yīng)區(qū)到小通道熱交換器[3,9,10]的內(nèi)部冷卻。兩個(gè)這樣的熱交換板可以包圍反應(yīng)板或只有一個(gè)。在后一種情況下，自由位置由檢查窗口占據(jù)，該窗口允許直接觀察流動(dòng)模式的質(zhì)量。微結(jié)構(gòu)部件的尺寸和關(guān)于反應(yīng)器的進(jìn)一步信息在表2中給出。

雙微通道芯片反應(yīng)器

該反應(yīng)器基于兩個(gè)平行的微通道，并由壁隔開。在微通道部分的前面，設(shè)置一個(gè)液體進(jìn)料孔，接著是兩個(gè)氣體進(jìn)料孔[11,12]。液體進(jìn)料與壁管線一起進(jìn)入，而氣體進(jìn)料具有兩個(gè)通道的位置。因此，液體流必須分流。由鍵合Pyrex1覆蓋的硅芯片具有這些功能中心。由于腐蝕的原因，硅被熱氧化并用薄的鎳膜覆蓋。硅芯片被夾在透明頂板和具有所有流體連接的基板[11,12]之間。一般，散熱器作為特殊的反應(yīng)器布置來促進(jìn)熱量的去除。觀察到不同的流動(dòng)模式（在[11]中給出了氮/乙腈的詳細(xì)流型圖）。除了氣泡、緩流、攪動(dòng)和環(huán)狀流之外，還檢測到波浪形環(huán)狀和波浪狀環(huán)狀干流動(dòng)，且具有較低擴(kuò)展穩(wěn)定性區(qū)域。一般來說，環(huán)形流過程由于高比內(nèi)表面和簡單的依賴于內(nèi)氣芯和周圍液體的內(nèi)容而受到關(guān)注。微結(jié)構(gòu)部件的尺寸和關(guān)于反應(yīng)器的進(jìn)一步信息在表3中給出。

單/三通道薄膜微反應(yīng)器

該微型反應(yīng)器（圖5）具有三個(gè)板結(jié)構(gòu)[13,36]。第一板是用于螺釘安裝的薄框架，并提供用于單個(gè)微通道部分的視覺檢查的開口。第二板用作屏蔽微通道部分并包括流體連接的頂板。該板還具有密封功能，并且透明，以允許觀察單個(gè)微通道中的流動(dòng)模式。底板是承載微通道的金屬塊。金屬板被高度拋光以確保氣密性[36]。

液體在微通道的一端被送入，并通過單個(gè)微通道流經(jīng)一定通路以適應(yīng)溫度。然后，氣流通過矩形流動(dòng)導(dǎo)向中的第二端口在流動(dòng)液體中引入[13,36]。由此，導(dǎo)出氣/液流動(dòng)模式，并引發(fā)反應(yīng)。在反應(yīng)流通之后，產(chǎn)物混合物通過第三端口離開微反應(yīng)器。在進(jìn)行氟化反應(yīng)之前，必須暴露微通道來增加氮?dú)庵蟹臐舛葋硖岣叻磻?yīng)[13]。冷卻劑通道以蛇形方式引導(dǎo)通過金屬塊[36]。微反應(yīng)器最初被制作為單微通道版本[36]，后來進(jìn)行模塊升級(jí)（擴(kuò)展）成三微通道版本[13]。微結(jié)構(gòu)部件的尺寸和關(guān)于兩個(gè)反應(yīng)器的進(jìn)一步信息在表4中給出。

微傳熱模塊

微傳熱模塊（圖6）可用于快速加熱氣體，例如反應(yīng)溫度[1,37]。它包括不可逆鍵合的微結(jié)構(gòu)血小板的堆疊。該模塊由外部源加熱，例如將其放入烤箱或通過電阻加熱。單平行流都是在相同的方向上由板提供的不同水平來引導(dǎo)的。之前和之后，分布和收集區(qū)域的發(fā)現(xiàn)，連接到入口和出口連接器。具體規(guī)格見表5。

微混合器/管架

作者使用它們?cè)阡寤瘜?shí)驗(yàn)組合不同的微混合器和可變長度的連接管段。兩者都被浸入恒溫浴中。根據(jù)反應(yīng)要求，在微混合器前附加熱管段用于反應(yīng)物的預(yù)熱。此外，可以通過在管段出口處的背向閥向系統(tǒng)施加壓力。根據(jù)反應(yīng)條件應(yīng)用兩種不同的微混合器：所謂的三角叉指式微混合器（TIMM；圖7A，頂部）[1]和一種由IMM制造的PVDF（圖7B，頂部）制成的命名為CPMM-R600／12的卡特彼勒微混合器，特別是用于這些研究。兩種混合器的混合原理，旨在實(shí)現(xiàn)兩種流體的精細(xì)薄片以交替方式接觸。因此，在三角形叉指式微混合器中，兩個(gè)流體通過叉指式微結(jié)構(gòu)進(jìn)料系統(tǒng)被分成幾個(gè)細(xì)的子流，然后在混合室中交替地接觸（見圖7A，底部）?；旌鲜业膶挾仍诹鲃?dòng)方向上減小，從而減小了薄片的寬度并提高了混合質(zhì)量?？ㄌ乇死瘴⑿突旌掀魇褂肁MIIN原理稱為“分離和重組”：重復(fù)序列的劃分流，折疊/引導(dǎo)彼此和重組他們。理想地，這也是以兩種流體的精細(xì)薄片交替排列的方式（見圖7b，底部）。與第一混合原理不同的是，流體在被分離成細(xì)小薄片之前已經(jīng)接觸。更多詳情在表6中給出。

微反應(yīng)器中的氟化反應(yīng)(芳香族親電取代反應(yīng))

用氟元素直接對(duì)甲苯進(jìn)行氟化反應(yīng)

J?hnisch等人[15]研究了在降膜微反應(yīng)器和微氣泡柱中的甲苯直接氟化反應(yīng)，同時(shí)與傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)室氣泡柱的實(shí)驗(yàn)結(jié)果相比。采用純且稀甲苯為介質(zhì)和高濃度氟（在氮?dú)庵泻?/span>10~50%的氟）進(jìn)行反應(yīng)。除了證明在微反應(yīng)器中直接氟化的可行性，研究的目的為確定氟-甲苯摩爾比，體積流量，溫度，溶劑和微通道尺寸對(duì)轉(zhuǎn)化率、選擇性和收率的影響。概述的反應(yīng)條件和結(jié)果由下面給出，接著為更為詳細(xì)的關(guān)于結(jié)果的圖表。

大多數(shù)實(shí)驗(yàn)使用含氟量為10%的氮。在15～42℃的溫度進(jìn)行了降膜微反應(yīng)器實(shí)驗(yàn)。氟與甲苯的摩爾比范圍為0.20～0.93。甲苯在溶劑中的濃度（及在其他反應(yīng)器中的實(shí)驗(yàn)）為1.1 mol/L，液體體積流量為11.1、11.6或19.6 mL/h。采用乙腈為溶劑，選擇性為33～57%，轉(zhuǎn)化率為14～50%，產(chǎn)率為5～20%。采用甲醇為溶劑，轉(zhuǎn)化率為12～42%，選擇性為9～58%，產(chǎn)率為3～14%。

微泡柱實(shí)驗(yàn)在-15℃下進(jìn)行，氟與甲苯的摩爾比為0.20～0.83。乙腈為溶劑。采用液體體積流量為13 mL/h。氣體體積流量為12.1～50 mL/min，采用兩種反應(yīng)板：反應(yīng)板為50μm×50μm反應(yīng)通道，300μm×100μm反應(yīng)通道。采用50μm×50μm的反應(yīng)通道，反應(yīng)選擇性為21～75%，轉(zhuǎn)化率為4～28%，產(chǎn)率為3～11%。采用300μm×100μm的反應(yīng)通道，反應(yīng)選擇性為22～28%，轉(zhuǎn)化率為9～41%，產(chǎn)率為2～11%。

實(shí)驗(yàn)室氣泡塔的實(shí)驗(yàn)是在-17℃下進(jìn)行的。氟與甲苯的摩爾比為0.40～1.0。液體體積始終為20 mL，乙腈為溶劑。氣體體積流量為20或50 mL/min，轉(zhuǎn)化率為6～34%，選擇性為17～50%，產(chǎn)率為2～8%。

高氟含量（大于10%）的實(shí)驗(yàn)僅在降膜微反應(yīng)器中進(jìn)行。溫度為-16℃，乙腈為溶劑，氟與甲苯的摩爾比為0.40～2.0。液體體積流量總是設(shè)定為19.6 mL/h。選擇性為31～43%，轉(zhuǎn)化率為7～76%，產(chǎn)率為3～28%。

轉(zhuǎn)化率和產(chǎn)率指的甲苯，而不是一般的非化學(xué)計(jì)量組分。給出了總的三環(huán)單氟化甲苯異構(gòu)體的產(chǎn)率和選擇性。

在降膜微反應(yīng)器中，使用含氟量為10%的氮，得到鄰位、間和對(duì)位產(chǎn)物為5：1：3，符合親電取代機(jī)理[15]。氟含量增加到50%導(dǎo)致副產(chǎn)物的優(yōu)選形式為對(duì)位產(chǎn)物（鄰位與間位為1:4的比例）。

除了一個(gè)例外，在降膜微反應(yīng)器中獲得的產(chǎn)率超過實(shí)驗(yàn)室氣泡塔的產(chǎn)率。其最佳產(chǎn)率為28%，比實(shí)驗(yàn)室鼓泡柱大三倍以上。微泡塔中的產(chǎn)率也超過基準(zhǔn)值，但僅在較小程度上。在微反應(yīng)器中的選擇性從30到50%在第一次看來并沒有吸引力，但是其與文獻(xiàn)[15]中描述的常規(guī)設(shè)備中的實(shí)驗(yàn)最佳結(jié)果相媲美。此外，高甲苯濃度、惰性氣體中的高氟含量以及高反應(yīng)溫度僅適用于微反應(yīng)器。結(jié)果表明，在微反應(yīng)器中實(shí)現(xiàn)了有效的溫度控制和傳質(zhì)。

在圖8中[15]，甲苯轉(zhuǎn)化率的實(shí)現(xiàn)以氟與甲苯的摩爾比為基礎(chǔ)，并通過氟（占10%的氮?dú)猓w積流量和流速進(jìn)行調(diào)節(jié)。對(duì)于所有研究的反應(yīng)器轉(zhuǎn)化率隨氟與甲苯的比率增加而增加。這意味著運(yùn)輸阻力很可能不會(huì)阻止使用更高的氟含量來提高反應(yīng)器的生產(chǎn)率。在微反應(yīng)器中的氟轉(zhuǎn)化效率比在實(shí)驗(yàn)室鼓泡柱中有更好地操作條件，主要是因?yàn)閮?nèi)表面區(qū)域的巨大差異（參見圖8[15]）。

正如預(yù)期的那樣，直接氟化的轉(zhuǎn)化率隨著溫度的升高而升高。對(duì)于降膜微反應(yīng)器（10%氟在氮中，氟-甲苯比為0.40），當(dāng)反應(yīng)溫度從-40升至-15℃時(shí)轉(zhuǎn)化率由15提高到30%。選擇性在30和50%之間變化，但趨勢不明顯。

考慮到溶劑的影響，一般使用乙腈的性能要好得多，例如，在降膜微反應(yīng)器中得到20～28%的產(chǎn)率。而甲醇，最佳產(chǎn)率僅為14%。這在某種程度上與文獻(xiàn)結(jié)果相反，這表明隨著溶劑極性的增加，產(chǎn)品收率增加（參見文獻(xiàn)[15]中的引文）。到目前為止，沒有給出不同微通道性能的解釋。當(dāng)使用純甲苯時(shí)，發(fā)現(xiàn)只有高選擇性，及非常低的產(chǎn)率[15]。

降膜微反應(yīng)器的氣相中氟含量的變化在10, 25和50%之間，導(dǎo)致在恒定的選擇性下轉(zhuǎn)化率幾乎線性增加。

采用氮?dú)庵械?/span>10%氟的混合物的實(shí)驗(yàn)中得到的選擇性-轉(zhuǎn)化率圖（圖9）表明，降膜微反應(yīng)器具有最佳的選擇性-轉(zhuǎn)化率[10,15]。降膜微反應(yīng)器和窄通道微泡塔中，隨著轉(zhuǎn)化率的增加，選擇性幾乎是恒定，而寬通道的鼓泡塔的轉(zhuǎn)化率則明顯降低（類似于實(shí)驗(yàn)室氣泡塔）。窄通道的微泡塔僅在高轉(zhuǎn)化率下超過實(shí)驗(yàn)室氣泡塔的選擇性。

考慮到與實(shí)驗(yàn)室氣泡塔相比，降膜微反應(yīng)器和微氣泡塔的空間-時(shí)間產(chǎn)率值高出數(shù)量級(jí)（圖10A[15]）。微反應(yīng)器的時(shí)空產(chǎn)率范圍約為20000～110000摩爾單氟化產(chǎn)物/（m³ h），僅指反應(yīng)體積（微通道體積）。降膜微反應(yīng)器與微泡塔之間的質(zhì)量比為2左右。實(shí)驗(yàn)室鼓泡塔的性能為40～60摩爾單氟化產(chǎn)物/（m³ h）。即使考慮到反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)材料，微反應(yīng)器的性能高一個(gè)數(shù)量級(jí)（圖10B）[15]。以這種方式定義的微反應(yīng)器的時(shí)空產(chǎn)率范圍為約200~1100摩爾單氟化產(chǎn)物/（m³ h）。

J?hnisch等人的研究，論證了在選定的微反應(yīng)器中使用元素氟直接氟化的可行性。爆炸性混合物也可以安全處理。與實(shí)驗(yàn)室鼓泡塔相比，微反應(yīng)器在產(chǎn)量、氟轉(zhuǎn)化率、選擇性-轉(zhuǎn)化率和空時(shí)產(chǎn)率方面均優(yōu)于實(shí)驗(yàn)室鼓泡塔。產(chǎn)率可與技術(shù)上執(zhí)行多步Schiemann過程相媲美，而且后者僅提供一種異構(gòu)體，而直接路線提供三種異構(gòu)體的混合物。

Jensen和合作者研究了甲苯氟化反應(yīng)的雙微通道芯片反應(yīng)器[11]。因此，0.1M（和1 M的情況下）甲苯溶液在各種溶劑如乙腈、甲醇和八氟甲苯中以在氮?dú)庵?/span>25%氟進(jìn)行氟化。反應(yīng)在室溫下在環(huán)形干燥流態(tài)（氣體表面速度：1.4 m/s；液體表面速度：5.6×10^-3m/s）下進(jìn)行。所有實(shí)驗(yàn)中氟與甲苯的摩爾比變化，氣體和液體的流速保持恒定以保持相同的流動(dòng)模式。鍍鎳硅微反應(yīng)器在給定的反應(yīng)條件下運(yùn)行數(shù)小時(shí)。鎳膜在一定程度上損失了[12]。

以乙腈為溶劑（摩爾比氟-甲苯為1.0）達(dá)到33%轉(zhuǎn)化率和36%的選擇性[11]。當(dāng)含有多氟甲苯和鏈氟化甲苯時(shí)，除了單氟化甲苯外，在選擇性平衡中，選擇性增加到49%。其余在其它副反應(yīng)如加成或聚合中丟失。

用甲醇作溶劑（摩爾比為氟-甲苯：1～10，0.1 M甲苯，10 ml/min氣體流量；100μL/min甲醇）轉(zhuǎn)化率為17～95%。各自的選擇性在37～10%之間?？紤]到二氟甲苯和三氟甲苯也給出了約45%的選擇性。產(chǎn)量超過18%的最大值。35和52%的轉(zhuǎn)化率在較高的甲苯濃度和較低的氟-甲苯摩爾比（0.5～1氟-甲苯當(dāng)量；1 M甲苯；10ml/min氣體流量；100μL/min甲醇）下獲得[12]。各自的選擇性分別為20和17%。產(chǎn)量分別為7和9%。與更稀的0.1 M反應(yīng)相比，高濃度處理的較低性能可引起較大的溫度上升，從而導(dǎo)致更明顯的自由基引起的副反應(yīng)。這與微反應(yīng)器的熱傳遞計(jì)算相符。

關(guān)于取代模式，以乙腈為溶劑的單氟化甲苯的鄰位、間位和對(duì)位異構(gòu)體的比率平均為3.5:1:2[11]。除非使用的氟當(dāng)量低于5，鄰位和對(duì)位產(chǎn)物是反應(yīng)混合物中的主要產(chǎn)物。與J?hnisch等的結(jié)果相比。[15]上述的間位異構(gòu)體含量略高，可能是使用較高的反應(yīng)溫度的結(jié)果。以甲醇為溶劑，平均5.5:1:2.4。因而有更多的親電取代產(chǎn)品的形成[11]。甲苯濃度的增加，從0.1至1M，使用乙腈作為溶劑時(shí)，不影響取代模式[11]。

在氟與甲苯摩爾比1～5（圖11）范圍內(nèi)，氟與甲苯的摩爾比與轉(zhuǎn)化率呈線性關(guān)系。在摩爾比為5下，轉(zhuǎn)化率從33%增加到96%，而選擇性從36%下降到11%（0.1 M甲苯，乙腈）。產(chǎn)量超過最大值。

考慮到不同溶劑的影響，以乙腈為溶劑，得到最高收率（14%，58%轉(zhuǎn)化率，24%選擇性）[13]。甲醇收率略低。選擇性與乙腈一樣高，但轉(zhuǎn)化率較低。在八氟甲苯中收率更低（7%），選擇性顯著降低。

用元素氟直接對(duì)對(duì)位硝基甲苯的氟化反應(yīng)

Chambers等人，安全且成功地在三通道薄膜微反應(yīng)器中使用元素氟直接對(duì)亞硝基甲苯進(jìn)行氟化操作[13]。流速是這樣設(shè)置的一個(gè)環(huán)狀流型的結(jié)果。該流型被選擇為其大的特定的氣體/液體界面和良好的溫度控制可由薄膜實(shí)現(xiàn)。反應(yīng)在0℃和5℃，以及室溫下進(jìn)行。采用一個(gè)流速10 ml/min在氮?dú)庵?/span>10%氟含量氣態(tài)混合物。分別采用1:1和2:3的甲酸/乙腈混合物，單通道流速為1和2 mL/h的純乙腈，單通道底物加入的相對(duì)速率在0.9～1.5 mmol/h范圍內(nèi)，選擇純甲酸作為選擇電極的溶劑。芳香族化合物的親合氟化導(dǎo)致微通道的堵塞，因?yàn)榈孜锏募內(nèi)芙舛?。氟與底物的摩爾比介于1.7和3之間。

純乙腈的轉(zhuǎn)化率為15%。除去溶劑71%產(chǎn)品后所含的原產(chǎn)品。使用甲酸/乙腈混合物獲得更高的轉(zhuǎn)化率（44～77%）。粗產(chǎn)品含60～78%的產(chǎn)品。

元素氟直接對(duì)1-甲基-1,4-二硝基苯的氟化反應(yīng)

（文章來源: 連續(xù)微流體反應(yīng)技術(shù)有改動(dòng) 科學(xué)網(wǎng)科學(xué)網(wǎng)轉(zhuǎn)載僅供參考學(xué)習(xí)及傳遞有用信息，版權(quán)歸原作者所有，如侵犯權(quán)益，請(qǐng)聯(lián)系刪除）