【Green Chemistry綜述】連續流反應器的展望(三)

2021-01-21 深圳市一正科技有限公司

* 1. 預防浪費:防止浪費勝於生產後的處理。


* 2. 原子經濟性:合成方法的設計應最大限度地將所有材料歸入最終產品。


3. 危險性較低的化學合成:合成方法應設計為使用和生成對人類和環境毒性很小或沒有毒性的物質。


4. 設計更安全的化學品:化學產品的設計應實現其預期的功能,同時儘量減少其毒性。


* 5. 更安全的溶劑和助劑:應避免使用輔助物質,必要時應無害。


* 6. 能源效率設計:應認識到化學工藝的能源需求對環境和經濟的影響,並應將其降至最低。


* 7. 可再生原料的使用:只要在技術上和經濟上可行,原料就應是可再生的。


* 8. 減少衍生化步驟:應避免不必要的衍生化操作,因為這些步驟會產生浪費。


* 9. 催化:催化過程(儘可能具有選擇性)優於加入化學計量的試劑。


10. 降解設計:化學產品的設計應使其在功能結束時能夠分解為不會在環境中存留的無害產品。


* 11. 汙染預防的實時分析:過程中的監測和控制,以儘量減少有害物質的形成。


* 12. 使用更安全的化學物質用於事故預防:化學反應中使用的化學物質應儘可能降低化學品事故的可能性,如洩漏、爆炸和火災。


原則11 汙染防治的實時分析


生產過程的一個關鍵要素是對產品質量的確認。如果一個過程的某一部分偏離了設定的條件,比方說加藥速率、溫度,則必須檢測到變化,並知道對整個過程的影響。考慮到這一點,過程分析提供了實時監控過程的能力,易於識別與生產目標的偏差,允許操作人員更快速地解決問題,並在大量材料被破壞之前轉移出不符合規範的過程流。除了提供產品質量管理外,過程分析工具(PAT)也是生產環境中的一項重要安全措施。雖然在線拉曼光譜和紅外光譜等PAT技術在工業過程監測中得到了廣泛的應用,但這些技術在合成研究實驗室中尚未得到廣泛的應用,但它們有可能極大地提高人們對工藝的研究水平。


拉曼光譜:為了證明拉曼光譜的綜合效用,Nordon和Mozharov等人將一個微型反應器與一個拉曼光譜儀耦合起來,作為收集實時反應信息的一種手段。確定反應級數和速率。以氰乙酸乙酯與苯甲醛27在鹼催化Knoevenagel縮合反應為模型反應,在40℃條件下,很容易確定觀察到的反應速率k=0.24 mol-0.1 dm0.3 s-1。


紅外光譜:Jensen和同事報告了一個在線FTIR的早期例子,將微型反應器安裝到標準臺式儀器的樣品架上。研究人員將它們耦合到連續流動反應器的出口,對工藝流程進行實時分析。ReactIRTM(Mettler Toledo)系統已廣泛應用於Baxendale實驗室,用於監測短壽命的反應中間體。


質譜法。將微型反應器直接耦合到質譜儀的噴霧毛細管上,Santos等人能夠識別和表徵Sandmeyer反應的中間產物;證實了這一有爭議反應的機理(圖26)。在與ESI-MS儀器源直接相連的T型混合器中,異硝基乙醯苯胺52與硫酸53發生反應,作者能夠對反應器出水進行取樣,對樣品的分析時間<2.0s。進而作者確認反應是通過之前未經確認的某種陽離子物種進行的。

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