有机合成中采用流动化学优势

当进行流动化学转化时，反应发生在溶解试剂的连续流动中。应用的流动反应器可以是固定床型反应器，其中反应混合物通过固体催化剂或试剂，或流动反应器，其中起始材料、试剂或催化剂均匀溶解在溶液中并泵送通过加热或冷却区。反应器的内径通常在微米范围内。由于反应是连续进行的，在给定的时间只有一小部分反应混合物发生反应。与标准批处理相比，以这种方式进行化学处理具有许多优势：

· 改善反应时间

· 改进的温度控制

· 多步合成

· 提高选择性

1、改善反应时间和混合：加快反应速度

反应器的批次体积越大，实现均匀混合就越困难，如下图所示。

Reference: John Goodell presentation in Flow Chemistry

低体积（持液量）的流动化学反应器加上对反应混合物流量的精确控制意味着通过扩散可以在仅几厘米的时间内实现准确和可重复的混合。

这导致反应的再现性增加。

改进混合还可以缩短反应时间，尤其是在使用固定床反应器时。

在固定床反应器中，反应混合物被推动通过固体试剂或催化剂。与反应混合物相比，催化剂/试剂的比例要高得多。反应混合物穿过由固体颗粒形成的通道，并在它沿着反应器的长度向下流动时不断相互作用。反应混合物不能帮助，而是与固体催化剂/试剂相互作用。这会导致反应速率增加几个数量级。如果将其与分批反应进行比较，固体催化剂的化学计量比反应混合物的其余部分低，因此所有材料吸附到催化剂表面需要更长的时间。

2、改进的温度控制

在流动化学反应器中，表面积与体积之比远高于普通间歇式反应器。这有两个后果。可以更有效地去除热量，或者可以非常迅速地将热量放入反应混合物中。

快速加热

如果溶剂具有偶极矩，那么微波技术是在间歇反应中加热溶剂的最快方法，尤其是与油浴加热方法相比时。流动化学反应器改进的表面积与体积比意味着流动化学反应器还能够模拟微波的快速传热，其中反应混合物仅在几秒钟内加热到设定温度。这导致流动化学反应器被用于微波反应放大。流动反应器的附加优点是可以使用没有偶极矩的溶剂。

流动化学反应器、微波或油浴的传热对比实验。

高温高压能力

流动化学反应器通常采用 HPLC 部件。HPLC 是另一种形式的流动化学，但用于分离。背压调节器，其中阀门对反应混合物的流动产生阻力，可产生高压。我们利用这些背压反应器产生超过更高的压力。结合快速传热，这意味着我们可以将低沸点溶剂加热至超过其沸点。高温受到施加的压力和溶剂分解的限制。这种方法允许用户避免使用高沸点溶剂，因为这些溶剂要么更贵，要么更难去除。

散热：使高能反应更安全

少量反应混合物体积加上高表面积与体积比也意味着反应过程中产生的任何热量都可以非常迅速地去除，与批次相比，流动化学中的反应控制程度更高，如溴化锂交换反应。

3、多步合成

连续流多步合成是一个新兴的化学领域，尤其是在制药行业。FDA 也鼓励实施此类合成活性药物化合物 (API) 的过程。虽然这些程序需要仔细规划和设计反应步骤和条件、应用的反应器以及在线/在线后处理和分析方法，但它们可以受益于流动化学的所有优势。我们正致力于为能够执行伸缩式多步骤过程的系统的实现和开发做出贡献。

4、提高选择性

流动化学的另一个优点是可以非常精确地控制反应区中反应混合物的时间（停留时间）。这在处理可产生 2 个或更多产物的反应时非常有用。可以通过调节流速来延长或缩短停留时间，直到达到最佳选择性。这种精确的控制在批量中是不可能的。我们结合了停留时间控制和催化剂筛选来获得高选择性。下面给出一个例子。