利用微通道反应器进行重氮化反应的优点

邻氨基苯甲酸甲酯 （MA） 的重氮盐是一种典型的重氮化合物，因其具有高化学选择性可高效合成结构 复杂分子被广泛应用于现代有机合成领域。传统半间歇合成工艺中的固有缺陷以及MA重氮盐的潜在爆炸性， 限制了其在工业规模上的应用。本文基于此提出了在的高通量微通道反应器内合成MA重氮盐的 连续流工艺。在单因素实验的基础上，采用 Box-Behnken design （BBD） 中心组合原理构建响应面模型对工艺 进行优化，研究了不同反应条件之间交互效应对反应的影响并与实验室规模的半间歇合成工艺进行了比较。 结果表明，微反应器内连续重氮化合成工艺对降低因素交互效应、提高工艺可控性、抑制平行副反应有显著 的效果。经优化后的最佳工艺条件为n(MA)∶n(亚硝酸钠)∶n(盐酸)=1∶1.15∶2.67，反应温度为34.62℃，停留 时间为45.07s，在此条件下MA 重氮盐收率可达92%，相比于半间歇合成工艺提高了10%。这种新的合成方式 可有效解决传统半间歇工艺中重氮化合成体系对温度的高敏感性，避免了反应温度控制困难、高潜在热失控 风险带来的安全隐患。

本文成功开发了微通道反应器内重氮化反应制 备MA重氮盐的稳定连续流工艺。与传统半间歇合 成工艺相比，这种新的合成方法允许在降低工艺危 险性的同时以更高的产品收率和生产效率支持反 应。响应面分析结果表明，相比于半间歇合成工 艺，连续流合成工艺大幅降低了各因素之间的交互 效应对反应的负面影响，使反应更加稳定可控且资 源被最大化利用。优化后的连续流工艺最佳反应条 件为n(MA)∶n(亚硝酸钠)∶n(盐酸)=1∶1.15∶2.67、 反应温度34.62℃、停留时间45.07s，此条件下MA 重氮盐收率为92%，产物无杂质可直接用于后续反应。半间歇合成工艺在最佳条件下收率仅有 82% 且产物中含有因重氮组分分解产生的杂质。 微通道连续流技术有效解决了MA半间歇重氮 化工艺中的固有缺陷和重氮化合成体系对温度的高 敏感性以及低温的依赖性，在一定程度上实现了重 氮化收率由反应温度主导向反应时间主导的转变。 “数增放大”的方式可支持在不丧失微反应器固有 小尺寸的特性下实现无缝规模化放大以满足工业需 求。该工艺可作为一种本质安全化的生产方式，具 有良好的工业应用前景，有望为类似MA重氮盐的 其他危险物质的合成提供一条可工业化应用的 途径。