[發(fā)明專利]一種連續(xù)流催化反應(yīng)器在Aldol反應(yīng)中的應(yīng)用

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110431718.6
• 申請(qǐng)日: 2021-04-21
• 公開（公告）號(hào): CN112934158A
• 公開（公告）日: 2021-06-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張延華;黃勝;陳虹宇
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 南京工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): B01J19/24
• 分類號(hào): B01J19/24;B01J31/04;B01J20/28
• 代理公司: 南京知識(shí)律師事務(wù)所 32207
• 代理人: 吳頻梅

本發(fā)明公開了一種連續(xù)流催化反應(yīng)器在Aldol反應(yīng)中的應(yīng)用。所述的連續(xù)流催化反應(yīng)器包括反應(yīng)容器、封裝于所述反應(yīng)容器內(nèi)的填料以及催化劑的組成成分，所述催化組分被固定于所述填料上。本發(fā)明的連續(xù)流催化反應(yīng)器具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、價(jià)格低廉，可無人值守，操作安全方便等優(yōu)勢(shì)，且在應(yīng)用于連續(xù)流反應(yīng)的過程中，由于催化組分被固定在容器中，不會(huì)隨產(chǎn)物流出，防止了催化劑的損失，節(jié)省了催化劑的分離步驟，提升了催化劑的利用效率。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明具體涉及一種固體負(fù)載的催化劑用于連續(xù)流醛醇反應(yīng)，例如在對(duì)硝基苯甲醛和丙酮發(fā)生Aldol反應(yīng)中的應(yīng)用。

背景技術(shù)

傳統(tǒng)的批量反應(yīng)解決了大量化合物和化工產(chǎn)品需求的問題，但也存在很多自身難以克服的缺點(diǎn)，如安全隱患、反應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)、能源消耗巨大、傳熱傳質(zhì)性差、占地面積大以及工藝放大需要優(yōu)化等問題。而連續(xù)流反應(yīng)具有快速混合，傳熱傳質(zhì)性好以及放大無需再優(yōu)化條件的優(yōu)勢(shì)，大大加速了篩選、優(yōu)化反應(yīng)所需的時(shí)間。反應(yīng)試劑連續(xù)泵入流動(dòng)反應(yīng)器，同時(shí)連續(xù)收集反應(yīng)產(chǎn)物，“連續(xù)流化學(xué)”或稱為“流動(dòng)化學(xué)”，是指通過泵輸送物料并以連續(xù)流動(dòng)模式進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)的技術(shù)。它是一項(xiàng)革命性的顛覆傳統(tǒng)化工的技術(shù)，能夠?yàn)獒t(yī)藥化工產(chǎn)業(yè)開啟全新的高效精細(xì)化時(shí)代，為醫(yī)藥行業(yè)的轉(zhuǎn)型升級(jí)、提升創(chuàng)新能力、實(shí)現(xiàn)“零排放、綠色、可持續(xù)發(fā)展”提供有效的技術(shù)手段。近幾十年來，連續(xù)流反應(yīng)技術(shù)在學(xué)術(shù)界和工業(yè)界越來越受到人們的重視，它的優(yōu)勢(shì)主要體現(xiàn)在：(1)快速混合，傳熱傳質(zhì)好；(2)它們可以在無人工值守的情況下進(jìn)行；(3)它們使反應(yīng)條件較容易再現(xiàn)；(4)流動(dòng)系統(tǒng)有可能實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單的自動(dòng)化，包括反饋反應(yīng)的進(jìn)展情況；(5)它們有可能適應(yīng)產(chǎn)品的連續(xù)生產(chǎn)和更容易地大規(guī)模的合成；(6)它們有可能使反應(yīng)以更環(huán)保的方式進(jìn)行；(7)有著更高的生產(chǎn)效率，且能夠在多次循環(huán)催化的情況下收率依然能夠保持。(8)容易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制，增強(qiáng)操作的安全性，節(jié)約勞動(dòng)力資源。

液相的連續(xù)流反應(yīng)多為催化反應(yīng)，一般將催化劑與原料預(yù)混合均勻后通入反應(yīng)器進(jìn)行反應(yīng)。在流化學(xué)領(lǐng)域中最活躍的研究領(lǐng)域之一就是以連續(xù)的方式對(duì)映選擇性催化過程，這并不奇怪。解決這個(gè)問題主要有兩種方法:一種是在泵入的溶液中混合可溶性催化劑，另一種是使用固定在固體載體上的催化劑。這兩種策略都有很大的潛力，但后者有額外的好處:產(chǎn)品沒有受到催化劑的污染，如果這被證明足夠可靠，催化劑的負(fù)載將成為時(shí)間的函數(shù)，TON會(huì)隨著循環(huán)次數(shù)的增加會(huì)逐漸增大。將催化劑固定在反應(yīng)器中，可以忽略催化劑分離步驟，減少催化劑的損失，提升其利用效率，延長(zhǎng)其使用壽命。常用的催化劑固定方法為物理吸附法和化學(xué)成鍵法。Itsuno及其同事報(bào)道了通過氨基醇衍生物的共聚并隨后用硼烷處理而制備的惡唑硼烷修飾的樹脂的制備方法。該催化劑被用于環(huán)戊二烯和甲基丙烯醛之間的不對(duì)稱Diels-Alder反應(yīng)，并且以一種有遠(yuǎn)見的方法實(shí)施了不對(duì)稱的連續(xù)流動(dòng)過程。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明解決的技術(shù)問題是：提出一種連續(xù)流催化反應(yīng)器在Aldol反應(yīng)中的應(yīng)用，可以快速、連續(xù)催化Aldol反應(yīng)，反應(yīng)時(shí)間短只要2h，可連續(xù)催化對(duì)硝基苯甲醛的反應(yīng)液，產(chǎn)率均保持在90％以上，同時(shí)催化劑易分離，可以多次重復(fù)使用，并且仍然保持有較高的活性。

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提出的技術(shù)方案是：一種連續(xù)流催化反應(yīng)器在Aldol反應(yīng)中的應(yīng)用，所述的連續(xù)流催化反應(yīng)器包括反應(yīng)容器以及封裝于所述反應(yīng)容器內(nèi)的催化劑；所述連續(xù)流催化反應(yīng)器還包括封裝于所述反應(yīng)容器內(nèi)的填料；所述催化組分被固定于所述填料上；

所述反應(yīng)容器為管狀結(jié)構(gòu)，所述填料為硅膠；所述催化組分包括多壁碳納米管負(fù)載的L-脯氨酸；

所述連續(xù)流催化反應(yīng)器的組裝方法如下：將填料裝入反應(yīng)容器，并將反應(yīng)容器的液流入口和液流出口均以纖維封堵物封堵，所述纖維封堵物可使液流通過但阻擋所述填料；反應(yīng)溶液自所述液流入口輸入反應(yīng)容器后，再由所述液流出口輸出，所述的催化組分被固定在所述填料上；