傳統(tǒng)上，批處理過程使用汞燈或氙燈的光化學(xué)，這些燈效率非常低，消耗大量能量，并且可能寬波長照射導(dǎo)致發(fā)生不希望的副反應(yīng)。根據(jù)比爾-朗伯定律，批處理過程還受到光收集效率低下的影響，該定律指出，光的透射率隨著通過容器的路徑長度而降低，從而導(dǎo)致反應(yīng)轉(zhuǎn)化率降低。

芳基溴化物（Aryl bromides）在精細(xì)化學(xué)品的合成中具有非常廣泛和廣泛的用途。 它們?cè)诮徊媾悸?lián)和鹵素置換反應(yīng)中用作中間體。此外，它們還用于合成抗菌劑、抗真菌劑和抗病毒劑。

Wohl-Ziegler 溴化是 1919 年首次報(bào)道的使用 N-溴代琥珀酰亞胺 N-bromosuccinimide(NBS) 直接引入溴的通用方法。該試劑已被廣泛用作溴化劑，因?yàn)樗确肿愉迨褂闷饋砦ｋU(xiǎn)性小得多、穩(wěn)定且實(shí)用。

Wohl-Ziegler 溴化的另一個(gè)限制是使用 CCl 4作為溶劑。根據(jù)蒙特利爾議定書，該溶劑已被禁止用于工業(yè)規(guī)模，并且由于NBS的高溶解度和穩(wěn)定性以及沒有明顯的放熱，乙腈已被廣泛用作該反應(yīng)的首選溶劑。

選擇富電子芳烴的溴化作為模型來演示利用流動(dòng)化學(xué)在中尺度上放大光化學(xué)過程，而無需使用貧電子系統(tǒng)所需的苛刻反應(yīng)條件。

表 1 反應(yīng)條件的優(yōu)化

對(duì)乙腈中反應(yīng)條件的初步篩選發(fā)現(xiàn)，最佳停留時(shí)間被發(fā)現(xiàn)為10分鐘(條目4)，因?yàn)檗D(zhuǎn)換穩(wěn)定在93%。

與 405 nm 的相同條件相比，通過切換到 365 或 470 nm LED（條目5和6）來改變波長會(huì)降低轉(zhuǎn)換率。該結(jié)果與預(yù)期一致，即 405 nm 將是最有效的波長，因?yàn)?NBS 的λ max約為 400 nm。進(jìn)料中NBS 量的增加（1.5 equiv.，條目 7）表明，過量的溴源導(dǎo)致二溴化增加，選擇性降低到 92%。

然后將溶劑切換為丙酮（條目 8-11），這會(huì)減緩反應(yīng)動(dòng)力學(xué)，可能是由于 NBS 在丙酮中的溶解度稍低；然而，選擇性略微提高至99%。

作者在高效的制備級(jí)玻璃板反應(yīng)器中展示了一種簡單的連續(xù)流光溴化反應(yīng)。使用NBS 作為溴源可以避免處理許多其他直接溴化中使用的高度危險(xiǎn)的溴物種；乙腈和丙酮被證明是該系統(tǒng)的有用溶劑，可避免在連續(xù)流動(dòng)反應(yīng)器內(nèi)形成沉淀物。使用膜分離器，可以將光溴化反應(yīng)器與在線液-液萃取結(jié)合在一個(gè)集成的多階段操作中，步驟之間的手動(dòng)操作最少。然而，這里使用的三元溶劑系統(tǒng)需要至少三個(gè)膜分離單元才能實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的最佳回收。使用二元甲苯/水系統(tǒng)的生產(chǎn)效率更高，但在沒有可以在分離前去除乙腈的有效溶劑交換系統(tǒng)的情況下，多膜分離器系列對(duì)于完全連續(xù)流動(dòng)系統(tǒng)是必要的。

雖然對(duì)于大多數(shù)分批反應(yīng)來說，光引發(fā)不是生產(chǎn)規(guī)模的選擇，而且通常需要選擇熱引發(fā)路線，但我們相信流動(dòng)光化學(xué)將為化學(xué)制造行業(yè)提供將光作為替代方案的選擇。

全文鏈接:

https://doi.org/10.1071/CH20372

Evaluation of a Continuous-Flow Photo-Bromination Using N-Bromosuccinimide for Use in Chemical Manufacture

關(guān)鍵詞：連續(xù)流動(dòng)化學(xué)，光化學(xué)，光溴化，微反應(yīng)器，在線分離，光活化。