反應(yīng)器沿線的溫度變化

實(shí)驗(yàn)室規(guī)模合成的芐基 RZnX 試劑（起始原料為 0.5 摩爾/升）的優(yōu)化反應(yīng)條件和達(dá)到的流動(dòng)產(chǎn)率

為了擴(kuò)大可連續(xù)生產(chǎn)的羰基鋅的產(chǎn)品組合，工作人員不僅研究了芐基起始材料，還研究了脂肪族化合物和一種 Reformatsky 試劑

在實(shí)驗(yàn)室規(guī)模上合成的不同 RZnX 試劑的優(yōu)化反應(yīng)條件和流動(dòng)產(chǎn)率，起始原料 0.5 摩爾/升

有機(jī)鋅化合物的合成收率也很高，副產(chǎn)物很少，這一點(diǎn)已通過(guò)氣相色譜分析得到證實(shí)。在此基礎(chǔ)上，首次使用實(shí)驗(yàn)室反應(yīng)器轉(zhuǎn)換了 2.0 M 的起始材料溶液。相應(yīng)的鋅羰酰氯的合成也順利進(jìn)行。完全或幾乎完全的轉(zhuǎn)化以及良好甚至非常高的產(chǎn)率均已得到證實(shí)。形成反應(yīng)過(guò)程中釋放的熱量也能充分散發(fā)。因此，合成更高濃度的 RZnX 溶液是可行的。沒(méi)有觀察到鋅有機(jī)物的溶解度限制。如果使用合適的溶劑組合，或許可以獲得更高濃度的 RZnX。鋅補(bǔ)充裝置的實(shí)施也很成功。這樣就可以在合成過(guò)程中提供新鮮的鋅，實(shí)現(xiàn)多個(gè)小時(shí)的完全連續(xù)運(yùn)行。這對(duì)于長(zhǎng)期合成或轉(zhuǎn)化較高濃度的起始溶液（如所研究的 2.0 M 溶液）尤為重要，否則反應(yīng)器中的鋅質(zhì)量將不足以在恒定流速下完成有機(jī)鹵化物的轉(zhuǎn)化。此外，通過(guò)提供新鮮鋅，反應(yīng)器的容積可以得到更好的利用，因?yàn)檫^(guò)量的鋅會(huì)保持在均勻的高水平，而游離容積則會(huì)保持在較低水平。

對(duì)高濃度鋅羰酰氯的合成進(jìn)行研究。提供了一些從 2.0 M 起始材料制備的有機(jī)鋅試劑，其濃度是以前使用的溶液濃度的四倍。

在實(shí)驗(yàn)室規(guī)模上合成的選定 RZnX 試劑的優(yōu)化反應(yīng)條件和流動(dòng)產(chǎn)率，起始原料為 2.0 摩爾/升

通過(guò)連續(xù)合成技術(shù)，首次成功地在高濃度和良好至優(yōu)異的產(chǎn)率下生產(chǎn)了多種類(lèi)別的鋅有機(jī)化合物，并且可能還有進(jìn)一步提高濃度的空間，尤其是在使用共溶劑的情況下。

實(shí)驗(yàn)室合成結(jié)果表明，如果對(duì)某些化合物的反應(yīng)參數(shù)進(jìn)行調(diào)整并改變?nèi)軇?，大多?shù)鋅試劑都能以良好甚至非常好的收率生產(chǎn)出來(lái)。此外，根據(jù)起始材料的不同，較短的停留時(shí)間足以使所用的有機(jī)鹵化物完全轉(zhuǎn)化，再加上良好甚至非常好的產(chǎn)率，有機(jī)鋅的生產(chǎn)率也會(huì)很高。

中試規(guī)模研究

在實(shí)驗(yàn)室合成之后，一些選定化合物的轉(zhuǎn)化被轉(zhuǎn)移到了中試規(guī)模。大多數(shù)試劑都能實(shí)現(xiàn)有機(jī)鹵化物的完全轉(zhuǎn)化。產(chǎn)量與實(shí)驗(yàn)室合成的產(chǎn)量基本相當(dāng)。中試合成的產(chǎn)量很高，尤其是對(duì)反應(yīng)性起始材料而言。結(jié)果表明，F(xiàn)raunhofer國(guó)際金屬研究所開(kāi)發(fā)的技術(shù)可以獲得多種不同的有機(jī)鋅化合物。合成過(guò)程可以快速、簡(jiǎn)便地進(jìn)行優(yōu)化，具有高度的靈活性。高濃度起始材料的轉(zhuǎn)化率極高，這凸顯了所使用的反應(yīng)器技術(shù)的效率。首次成功地連續(xù)合成了高濃度的羰基鋅。

與實(shí)驗(yàn)室反應(yīng)器一樣，用于合成鋅organyl 的中試反應(yīng)器也是用選擇性激光熔化不銹鋼制造的。中試反應(yīng)器由一個(gè)裝滿鋅粒的筒體和一個(gè)鋅補(bǔ)充裝置組成，鋅補(bǔ)充裝置可在合成過(guò)程中提供新鮮鋅。如果使用兩個(gè)反應(yīng)器筒，如圖 3 所示的合成情況，如果使用 0.5 M 的有機(jī)鹵化物溶液，反應(yīng)器中鋅的摩爾過(guò)量約為 260。

帶有兩個(gè)濾筒的中試規(guī)模反應(yīng)器裝置，用于 RZnX 試劑的連續(xù)合成，合成效率高達(dá) 300 毫升/分鐘

活化方法采用實(shí)驗(yàn)室合成中已經(jīng)使用過(guò)的化學(xué)活化法。振動(dòng)通過(guò)鋅填料中的毛細(xì)管從慢動(dòng)馬達(dá)傳遞到鋅床。一方面，毛細(xì)管確保鋅填料被壓實(shí)，另一方面，毛細(xì)管為熱電偶提供了空間，以便在合成過(guò)程中測(cè)量鋅填料床的溫度。

列出了中試規(guī)模生產(chǎn)的有機(jī)鋅化合物。轉(zhuǎn)化率和產(chǎn)率的測(cè)定與實(shí)驗(yàn)室合成相同。該實(shí)例表明，借助連續(xù)加工和此處所示的反應(yīng)器系統(tǒng)，可以在一次運(yùn)行中輕松測(cè)試各種參數(shù)，從而使合成的優(yōu)化變得更加容易。

在中試規(guī)模上合成的選定 RZnX 試劑的優(yōu)化反應(yīng)條件和流動(dòng)產(chǎn)率，起始原料 0.5 摩爾/升

為了證實(shí)高濃度化合物的成功中試合成，對(duì)中試反應(yīng)器中 1.5 M 溴化芐溶液的轉(zhuǎn)化率進(jìn)行了調(diào)查。結(jié)果見(jiàn)表 5。

中試規(guī)模合成的 1.5 M 溴化芐基鋅溶液的優(yōu)化反應(yīng)條件和達(dá)到的流動(dòng)產(chǎn)率

總結(jié)

這項(xiàng)研究不僅展示了有機(jī)鋅化合物合成的新方法，還為合成化學(xué)領(lǐng)域提供了寶貴的經(jīng)驗(yàn)和數(shù)據(jù)。隨著連續(xù)合成技術(shù)的不斷發(fā)展，我們有理由相信，未來(lái)有機(jī)鋅化合物將在藥物合成、精細(xì)化學(xué)品制造等領(lǐng)域發(fā)揮更大的作用。