今天閱讀的文獻Microreactorsfor elemental fluorine在Histcite中編號為36，于1999年發(fā)表在Chemical Communications上，通訊作者為Richard D.Chambers，主要研究的是應(yīng)用在微反應(yīng)器中的直接氟化反應(yīng)。由于本篇文章較為簡短，故對同作者于2001年發(fā)表在Lab on a Chip上的一篇文獻進行了補充閱讀--Elemental fluorine - Part 13. Gas-liquid thinfilm microreactors for selective direct fluorination（DOI：10.1039/b108841f）

Introduction

有機氟化物由于具有一定的生物活性，在制藥行業(yè)有其重要的應(yīng)用。氟化反應(yīng)是一種強放熱的反應(yīng)，在工業(yè)放大的過程中需要及其注意安全性和溫度控制的問題。而微反應(yīng)器具有1.參與反應(yīng)的反應(yīng)物體積較少;

2. 良好的混合性能和溫度控制性能;

3. 簡便的工業(yè)放大方法等優(yōu)點

使其非常適宜應(yīng)用在氣液兩相參與的直接氟化反應(yīng)中。但是在1999年之前的研究中，微反應(yīng)器較少地涉及到氣液兩相的反應(yīng)，所以該篇文獻應(yīng)該是微反應(yīng)器應(yīng)用在氣液兩相反應(yīng)的先驅(qū)。而后一篇2001年發(fā)表的文獻主要關(guān)注于微反應(yīng)器scale-up的問題。

·微反應(yīng)器的放大方法非常簡單，直接簡單的重復(fù)即可，無需使用傳統(tǒng)的繁瑣的反應(yīng)器體積放大技術(shù)（小試—中試—工業(yè)應(yīng)用）

·微反應(yīng)器有很好的反應(yīng)的控制性與安全性，可以提高反應(yīng)的轉(zhuǎn)化率，收率，選擇性等

Microreactor

圖1 微反應(yīng)器的主視圖與側(cè)視圖

圖2 并行放大三倍后的微反應(yīng)器的詳細(xì)示意圖

微反應(yīng)器的制造采用金屬鎳或銅為載體，在其上刻凹槽，并使用聚三氟氯乙烯密封（可以使通道有良好的可視性），反應(yīng)物和溶劑采用注射泵和注射器，氟氣和氮氣采用質(zhì)量流量控制儀。在微通道內(nèi)的流型并不是常見的泰勒流動，而是環(huán)型流動（液體在外側(cè)，氣體在中心），見圖3，文獻報道該流動形態(tài)具有極高的比表面積，極好的混合性能和溫度控制（通過冷卻的壁面），高通量（0.5-5 ml/h）.

圖3 環(huán)狀流與彈狀流動示意圖

Experiments

文獻中報道了三個成功實現(xiàn)的直接氟化反應(yīng)，并都得到了良好的效果，詳見以下三圖。

圖中從1到2的反應(yīng)可以一步氟化到五氟化物，而由于3在溶劑中的低溶解性，所以需要提前采用傳統(tǒng)的反應(yīng)器合成3（三氟化物），再于微反應(yīng)器中合成從3到4的反應(yīng)。

上圖的反應(yīng)主要證明了微反應(yīng)器還可以用于全氟化過程，雖然從11到12 的反應(yīng)需要在微反應(yīng)器后添加一加熱裝置才能完成全過程，但是文獻證明了以氟氣為反應(yīng)物的微反應(yīng)器可以顯著地降低加熱溫度。

結(jié)語

這篇文章是一篇通訊文章，主要報道了微反應(yīng)器應(yīng)用于氟化反應(yīng)的這一新的課題，不過對于氣液兩相流，環(huán)狀流動的效果與泰勒流動的效果孰優(yōu)孰劣有待商榷，我之前閱讀的文獻中微通道兩相的流動形態(tài)仿佛是泰勒流動居多，具體在微通道內(nèi)氣液兩相流動狀況的文獻可以見一篇2009年發(fā)表在CES上的Review，F(xiàn)low regimes for adiabatic gas–liquid flow in microchannels，這屬于另一個領(lǐng)域microfluidics，anyway，這篇文章還是非常經(jīng)典，開辟了微反應(yīng)器流動化學(xué)的一個嶄新的領(lǐng)域。

參考文獻

[1] Chambers R. D.,Spink R. C. H., Microreactors for elemental fluorine, Chemical Communications, 1999,(10): 883-884.

[2] Chambers R. D., Holling D., Spink R. C. H., et al., Elementalfluorine - Part 13. Gas-liquid thin film microreactors for selective directfluorination, Lab on a Chip, 2001, 1(2): 132-137

原標(biāo)題為：微反應(yīng)器文獻閱讀之旅-第二篇

（文章來源： 微信公眾號：耳朵二水 作者：二水 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，請聯(lián)系刪除）