在微反应器中的苯硼酸的合成

硼酸类化合物是有机化合物中极其重要的一类化合物，由于其独特的结构特征，因而具备良好的生物活性和药理作用[1-2]，被广泛应用于合成潜在的酶抑制剂、癌症的硼中子俘获治疗法[3]和反馈控制药物转运聚合物，且硼酸基团是铃木反应的重要活性基团，化工中的应用非常广泛。

微反应器因为能实现对反应温度的精确控制、对反应物料的精确配比以及瞬间混合，因而可以有效消除传质、传热的限制，避免因为受热不均匀或者配比混合不均匀等带来的副反应，而且微反应器的可控流体性能可以使产物无需在反应器内停留太长时间就流出反应体系，因此可以抑制副反应的发生，从而大大提升反应的效率、产能和选择性。同时因为微反应器自身的密闭性可以使苯硼酸的合成反应无需进行额外的保护即可高效顺利的进行。本文介绍一种在微反应器中进行的苯硼酸合成。

1 实验原理

图一 实验原理

该反应过程分为两步:首先加入丁基锂试剂生成中间体，然后中间体与加入的硼酸三异丙酯反应。

2 工艺流程

反应主要由进料系统和反应系统两部分组成。底物和正丁基锂通过柱塞泵打入微反应器中，在微反应器前半段中反应完成后与加入的硼酸三异丙酯在微反应器后半段反应，得到产物。

图二 苯硼酸的的合成实验流程

3 实验过程

MRSF20的反应温度通过低温冷却液反应浴进行控制，通过反应片上的热电偶实时监控反应温度，反应片内部温度变化为±3℃。

将反应液和正丁基锂溶液通过计量泵同时打入微反应器中，微反应器具有预换热功能。物料经过预换热即可达到反应所需温度，通过调节计量泵流量和增减反应片数量来控制停留时间，通过低温冷却反应浴控制反应温度，两种物料在微反应器中迅速达到充分混合的效果，待反应体系稳定后于出料口取样淬灭，用有机溶剂萃取后用液相色谱仪进行分析。

用微反应器将硼酸三异丙酯加入，通过调节计量泵流量和增减反应片数量来控制停留时间，通过低温冷却反应浴控制反应温度，待反应完成后淬灭，调节pH值到6，用有机溶剂萃取，用液相色谱进行分析。

4 结果与讨论

在微反应器中进行反应，反应温度是一个非常重要的因素，温度过高和过低都有可能导致反应过度或者反应不完全，因此选择合适的反应温度非常重要。

表一 温度对反应结果的影响

由表可见，随着反应温度的升高，反应收率先升高后降低，可能是因为低温时反应不完全，导致反应收率低，而温度过高后，反应的副产物增多，导致反应收率下降。

表二 停留时间对反应结果的影响

由表中可见，随着反应停留时间的延长，反应收率先升高后降低，是因为停留时间不够时反应不完全，原料没有反应完，而停留时间过长时，反应的副产物增多，导致反应收率下降。

表三 微反应器与釜式反应器结果对比

由表中可见，相较于釜式反应器，微反应器中苯硼酸合成反应主要优势体现在四个方面:一是反应温度大大提高，由原来的-78℃提高到-40℃；二是反应时间大大缩短，由原来的2.5h缩短到100s以内；三是是最终反应收率由87%提高到90%；四是变釜式反应为连续化生产。

5 结论

微反应器内苯硼酸合成反应的反应速率较为快速，结果表明微反应器高效的传热能力和精确配比物料以及自身具有高度密闭性的特性可以有效加快反应速度、提高反应温度，提升反应收率，减少副反应。在微反应器中进行的反应100s左右即可完成，同时反应温度提升了30℃，收率提高到90%，比釜式反应器增加了3%，同时变间歇反应为连续化生产。

微通道反应器的许多优点已经相继报道，例如：高通量、自动化控制、提高原料利用率和产品选择性。由于微通道反应器持液量少，特别适用危险系数高，难以操作的化学反应，可大大提高生产的安全性。微通道反应器技术应用于工艺开发阶段，可大大缩短新产品工艺开发周期，抢占市场先机，具有很大应用前景。

参考文献

[1] Hanson P Ｒ,Probst D A，Ｒobinson Ｒ E，et al．Cyclic sul-fonamides via the ring-closing metathesis reaction［J］．Tet-rahedron Lett，1999，40(26) : 4761- 4764．

[2] Chen L，Firooznia F，Gillespie P，et al．Aminotetrahydroin-dazoloacetic acids［P］．US: 8，124，641，2012-2-28．

[3] Soloway A H,Tjarks W,Barnum B A,et al.The chemistry of Neutron Capture Therapy[J].Chem Rev,1998,98(4);1515-1519.