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在微通道反应器中探究Paal-Knorr反应动力学

2019-05-13田念蒙楼一先沈海伟倪意文夏春年浙江工业大学药学院浙江杭州310014

浙江化工 2019年4期
关键词:实验

田念蒙,楼一先,沈海伟,倪意文,夏春年(浙江工业大学药学院,浙江 杭州 310014)

0 引言

微通道技术起始于20世纪90年代的微流控技术,属于微观范畴[1]。通过将其与普通间歇式反应器相比,发现微通道反应器由于它尺寸较小(微米级通道),有较大的比表面积,可以精确控制反应时间和物料配比[2-4],因此具有传质和传热效率高、安全性高、可直接放大生产无放大效应、可高度集成化、绿色环保等优点[5]。体现在微反应器中,可以明显缩短反应时间、大幅度提高反应转化率,控制反应选择性,提高产品收率等[6-7]。

该反应最初由德国化学家Carl Paal[8]和Ludwig Knorr[9]于1884年分别描述为合成呋喃的方法,然后进行了吡咯和噻吩合成的改良。但釜式反应中存在诸多难以解决的问题,例如酸性条件下加热、反应时间较长、杂质多和产率低等[10-12],为了拓展Paal-Knorr反应的应用范围,探索并优化了微通道反应器中的反应条件且回归出反应动力学速率常数。

1 合成方法

1.1 反应方程式

1-(2-羟基乙基)-2,5-二甲基吡咯的合成方程式如下:

1.2 实验步骤

使用三支气密性注射器 (每根体积为1 mL)分别抽取已精确配置的一定浓度的2,5-己二酮、乙醇胺和氯化氢甲醇溶液,固定至注射泵上,设置相应保留时间的流速和背压阀压力。氯化氢甲醇在反应器末端加入,用于淬灭反应。

检查设备无异常情况后,启动注射泵运行反应器,设定背压阀压力,待产品管有液体流出时,升温到所需的温度并在该温度下运行几分钟,待设备稳定后开始收集反应液,并记录时间和压力,在收集一定量的反应液后,停止收集;……

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