【新案例】高活性有機物連續流合成方案

更新時間：2023-11-25 點擊次數：1732

近年來，有機鋰化合物在流動化學中得到了成功的應用，大多數研究涉及鋰鹵交換反應。然而到目前為(wei) 止，在取代反應中還缺乏使用。微反應器的使用使高活性有機鋰化合物參與(yu) 的反應更加可控，創造了新的合成方法。

得益於(yu) 在Müller-Rochow反應中良好的應用性和對親(qin) 電試劑的高反應活性，氯矽烷是製備有機矽烷常用的原料。

但不可控的多取代物是一個(ge) 比較頭疼的問題，這對於(yu) 高活性的親(qin) 核試劑如格氏試劑或烷基鋰等來說尤其明顯。

在反應活性較高的快反應中實現快速的混合是通過氯矽烷和有機鋰化合物製備有機矽烷的一個(ge) 重要前提，連續流微反應技術為(wei) 解決(jue) 這一類問題提供了非常好的方案。

圖1. 正丁基鋰和三*苯基矽烷反應的多取代物

德國多特蒙德大學的Carsten Strohmann團隊利用連續流微反應器代替間歇反應，在鋰鹵交換和其他類型的反應中顯示出巨大的成功和優(you) 勢，這篇文章向我們(men) 展示了使用正丁基鋰選擇性單取代三*苯基矽烷的最新結果。

釜式條件下條件篩選

燒瓶反應需在-78°C的低溫下進行(表1)。反應溶劑選擇正戊烷還是四氫呋喃，對反應結果會(hui) 有影響。在相同條件下，非極性溶劑如正戊烷對單取代產(chan) 物2的選擇性高得多(61%)。

表1 三*苯基矽烷與(yu) 正丁基鋰在常規間歇體(ti) 係（-78℃至室溫，20h）中的反應產(chan) 物分布

連續化工藝條件篩選

接下來，作者研究了該反應在連續流中的工藝條件（圖2）。
物料1（三*苯基矽烷、四氫呋喃）和物料2（正丁基鋰、正己烷）在T型接頭混合後進入反應器；
微反應器由一個(ge) 內(nei) 徑0.5 mm的FEP管組成，該管繞在90°彎曲的支撐結構(螺旋流逆變器)周圍，以縮小停留時間分布(RTD)並增強由於(yu) 迪恩渦的出現而產(chan) 生的徑向混合；
FEP管長550 mm，總容積流量在9-50 mL/min範圍內(nei) 變化；
在出口，用含有甲醇的小瓶收集樣品，以停止反應，並通過GC/EI-MS和NMR進行簡易分析。

圖2. 連續流裝置示意圖

1)不同流速下反應轉化率及產(chan) 物選擇性

研究人員對反應流速進行了考察。可以看到在低流速下，氯矽烷的轉化率略有降低，這是低流速下，反應停留時間變長，形成了更多的二取代產(chan) 物，甚至三取代產(chan) 物。

圖3. 不同流速下反應轉化率及產(chan) 物選擇性（四氫呋喃，室溫）

如圖3所示。這表明一個(ge) 合適的混合單元對於(yu) 優(you) 化對單取代產(chan) 物的選擇性的重要性。由於(yu) 反應速度快，微反應器的RTD對其影響較小，而傳(chuan) 熱、安全等其他方麵的優(you) 勢應優(you) 先考慮。

2) 不同反應摩爾比下反應轉化率及產(chan) 物選擇性

在另一組實驗中，作者通過改變反應物的摩爾比，優(you) 化了正丁基鋰對單取代產(chan) 物的選擇性。

正丁基鋰的濃度設為(wei) 0.1 M(在正戊烷中溶解)，氯矽烷的濃度設為(wei) 0.1 M、0.2 M、0.4 M和0.6 M(在四氫呋喃中溶解)。總流速為(wei) 18 mL/min，總停留時間為(wei) 3.6 mins，氯矽烷的轉化率和正丁基鋰的選擇性結果如圖4所示。

圖4. 不同反應摩爾比下反應轉化率及產(chan) 物選擇性（四氫呋喃，室溫）

反應結果如上圖所示：

在等摩爾比下可獲得63%的選擇性。與(yu) 傳(chuan) 統間歇係統相比，在微反應器中進行替代可以獲得類似的選擇性；
其主要優(you) 點是條件溫和，室溫下即可獲得與(yu) 燒瓶反應-78℃相同的產(chan) 物選擇性；
此外，流動中溶劑的極性似乎對產(chan) 物分布沒有任何影響；
提高氯矽烷與(yu) 正丁基鋰的摩爾比可使選擇性提高到93%，但會(hui) 降低氯矽烷的轉化率，因為(wei) 氯矽烷用量的增加明顯有利於(yu) 單取代產(chan) 物的形成；
選擇合適的摩爾比，流動化學使反應更加節約資源，也更有利於(yu) 過量的原料與(yu) 產(chan) 物的分離回收。