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光化学反应器的多级在线萃取工艺介绍
点击次数:125 发布时间:2023-02-20
  光化学反应应用广泛,但其工业化放大一直是难点。传统釜式工艺使用汞灯或氙灯进行光化学反应,不仅效率低、耗能大,而且有可能由于宽波长的照射导致副反应的发生。
  
  澳大利亚联邦科学与工业研究组织的研究人员,对含有吸电子基团的芳基衍生物的溴化反应进行了研究。使用光化学反应器,并利用液液分离器,开发了连续光溴化,多级在线萃取工艺。
  

光化学反应器

 

  连续流光化学研究
  
  一、连续流工艺条件筛选
  
  研究人员以苯硼酸频呐醇酯的苄基溴代反应作为模板反应,对反应温度、反应停留时间、溶剂、光源波长等条件进行了优化。如下表:
  

连续光化学反应条件研究

 

  研究显示,405nm波长适合该反应。选择乙腈和丙酮作为溶剂,可以避免反应过程中产生沉淀。在20摄氏度,停留时间15分钟,收率为93%。
  
  二、液液分离器在线萃取
  
  接下来,研究人员使用液液分离器对反应液进行在线萃取。在反应器出口使用两台泵分别泵入甲苯和水,与反应液一起经过静态混合器的混合后进入液液分离器,原料和产物进入甲苯相,而副产物琥珀酰亚胺进入水相。
  
  由于是三相体系,研究人员发现仅经过一次萃取分离并未完全将有机相中的琥珀酰亚胺除去,在此基础上研究人员又进行了两次萃取分离以确保所有的琥珀酰亚胺被除去。
  
  三、底物扩展研究
  
  研究人员以该连续流工艺为基础,对含有不同电性基团的芳基衍生物进行了溴化反应,以验证该连续流工艺的普适性。如下表:
  

不同底物的收率、小时产能和时空收率

 

  由表中可以看出,虽然反应停留时间有所不同,但所有的反应均取得了非常好的收率。其中,化合物8的时空收率可以达到2.35kgL-1h-1。
  
  总结:在光化学反应器中使用NBS作为溴源可避免使用许多高度危险的溴化物;对于该工艺而言,乙腈和丙酮作为溶剂可避免连续流反应器内沉淀的形成;液液分离器的应用,可将光溴化反应器与在线液-液萃取结合,尽可能减少实验步骤。
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