微反應器應用于氟化反應
今天閱讀的文獻Microreactorsfor elemental fluorine在Histcite中編號為36，于1999年發表在Chemical Communications上，通訊作者為Richard D.Chambers，主要研究的是應用在微反應器中的直接氟化反應。由于本篇文章較為簡短，故對同作者于2001年發表在Lab on a Chip上的一篇文獻進行了補充閱讀--Elemental fluorine - Part 13. Gas-liquid thinfilm microreactors for selective direct fluorination（DOI：10.1039/b108841f）
Introduction
有機氟化物由于具有一定的生物活性，在制藥行業有其重要的應用。氟化反應是一種強放熱的反應，在工業放大的過程中需要及其注意安全性和溫度控制的問題。而微反應器具有1.參與反應的反應物體積較少;
2. 良好的混合性能和溫度控制性能;
3. 簡便的工業放大方法等優點
使其非常適宜應用在氣液兩相參與的直接氟化反應中。但是在1999年之前的研究中，微反應器較少地涉及到氣液兩相的反應，所以該篇文獻應該是微反應器應用在氣液兩相反應的先驅。而后一篇2001年發表的文獻主要關注于微反應器scale-up的問題。
·微反應器的放大方法非常簡單，直接簡單的重復即可，無需使用傳統的繁瑣的反應器體積放大技術（小試—中試—工業應用）
·微反應器有很好的反應的控制性與安全性，可以提高反應的轉化率，收率，選擇性等
Microreactor
圖1 微反應器的主視圖與側視圖
圖2 并行放大三倍后的微反應器的詳細示意圖
微反應器的制造采用金屬鎳或銅為載體，在其上刻凹槽，并使用聚三氟氯乙烯密封（可以使通道有良好的可視性），反應物和溶劑采用注射泵和注射器，氟氣和氮氣采用質量流量控制儀。在微通道內的流型并不是常見的泰勒流動，而是環型流動（液體在外側，氣體在中心），見圖3，文獻報道該流動形態具有極高的比表面積，極好的混合性能和溫度控制（通過冷卻的壁面），高通量（0.5-5 ml/h）.
圖3 環狀流與彈狀流動示意圖
Experiments
文獻中報道了三個成功實現的直接氟化反應，并都得到了良好的效果，詳見以下三圖。
圖中從1到2的反應可以一步氟化到五氟化物，而由于3在溶劑中的低溶解性，所以需要提前采用傳統的反應器合成3（三氟化物），再于微反應器中合成從3到4的反應。
上圖的反應主要證明了微反應器還可以用于全氟化過程，雖然從11到12 的反應需要在微反應器后添加一加熱裝置才能完成全過程，但是文獻證明了以氟氣為反應物的微反應器可以顯著地降低加熱溫度。
結語
這篇文章是一篇通訊文章，主要報道了微反應器應用于氟化反應的這一新的課題，不過對于氣液兩相流，環狀流動的效果與泰勒流動的效果孰優孰劣有待商榷，我之前閱讀的文獻中微通道兩相的流動形態仿佛是泰勒流動居多，具體在微通道內氣液兩相流動狀況的文獻可以見一篇2009年發表在CES上的Review，Flow regimes for adiabatic gas–liquid flow in microchannels，這屬于另一個領域microfluidics，anyway，這篇文章還是非常經典，開辟了微反應器流動化學的一個嶄新的領域。
參考文獻
[1] Chambers R. D.,Spink R. C. H., Microreactors for elemental fluorine, Chemical Communications, 1999,(10): 883-884.
[2] Chambers R. D., Holling D., Spink R. C. H., et al., Elementalfluorine - Part 13. Gas-liquid thin film microreactors for selective directfluorination, Lab on a Chip, 2001, 1(2): 132-137
原標題為：微反應器文獻閱讀之旅-第二篇
（文章來源： 微信公眾號：耳朵二水 作者：二水 轉載僅供參考學習及傳遞有用信息，版權歸原作者所有，如侵犯權益，請聯系刪除）
標簽: 氟化反應 微反應器