什么是流動化學(xué)?

1.什么是流動化學(xué)?

流動化學(xué)，即持續(xù)工藝或連續(xù)流動化學(xué)。首先以既定流速將兩個或更多不同的反應(yīng)物流泵送至一個腔室、管子或者微型反應(yīng)器內(nèi)發(fā)生反應(yīng)，然后在出口處收集包含所產(chǎn)生化合物的流體。這一過程僅需要少量物料，并且很大程度上提高了工藝安全性。由于連續(xù)流動技術(shù)的內(nèi)在設(shè)計，可以達到批次反應(yīng)無法安全達到的反應(yīng)條件，同時杜絕了批次之間產(chǎn)物的差異性。具有產(chǎn)物品質(zhì)更高、雜質(zhì)更少、反應(yīng)循環(huán)時間更快的優(yōu)勢。

2.批式和流動的區(qū)別

傳統(tǒng)的合成方法
一鍋煮的做法
反應(yīng)徹底結(jié)束后經(jīng)過后處理，才能獲得產(chǎn)品
關(guān)鍵因素:濃度、混合、溫度、反應(yīng)時間

新技術(shù)
反應(yīng)試劑持續(xù)流到反應(yīng)器中
試劑在流動反應(yīng)器中混合反應(yīng)
產(chǎn)物持續(xù)從反應(yīng)器中流出
關(guān)鍵因素:流速、混合、溫度、停留時間

3.流動化學(xué)的類型

同相流動化學(xué):同種液-液反應(yīng)、兩種液-液反應(yīng)。

異相流動化學(xué):固液反應(yīng)、氣液反應(yīng)、氣-液-固反應(yīng)

4.流動化學(xué)優(yōu)勢

①精確的溫度控制（-100 ℃ to 250 ℃ ）；
比表面積大，熱轉(zhuǎn)移效果好；反應(yīng)器中的溫度均勻（不像批式反應(yīng)器中有梯度）；反應(yīng)響應(yīng)和控制更快更有效。
②混合快速；
超快混合，重現(xiàn)性好：流動通道直徑小，創(chuàng)造層流條件；擴散混合快速、高效、重現(xiàn)性好。

③清潔的反應(yīng)；
產(chǎn)物完全與反應(yīng)物分離，無過度反應(yīng)。

④快速的反應(yīng)；
提高反應(yīng)速率 根據(jù)Arrhenius定律，反應(yīng)速率根據(jù)溫度的提高成指數(shù)增加：

溫度每增加10度，反應(yīng)速率提高一倍。
流動化學(xué)系統(tǒng)易于加壓，可加熱到溶劑沸點以上，這稱作： super-heating。

反應(yīng)快速，并且能完成先前不易進行的反應(yīng)。根微波類似。

⑤可安全的使用活性或有毒試劑；

更安全地使用危險試劑：實際反映的體積很小（通常＜50ml）；優(yōu)異的熱轉(zhuǎn)移可以快速地散熱，確保溫度穩(wěn)定；幾乎所有的試劑均能使用；減少人為的操作，降低了風(fēng)險。

⑥易于放大；

關(guān)鍵點仍保持一致:停留時間、投料比、溫度、壓力。

停留時間=反應(yīng)體積/總流速

快速混合，精確的溫度控和停留時間確保良好的重現(xiàn)性。

放大-克級: 加大反應(yīng)器體積或增加停留時間；百克級: 提高反應(yīng)器體積，串聯(lián)反應(yīng)器，增加停留時間或三者結(jié)合；千克級: 需要工業(yè)級別的工程師提供協(xié)助。

⑦易于進行多相反應(yīng)；

固相、液相和氣相均可作為反應(yīng)物：對于固體，無需過濾；對于氣體，使用量小，提高了安全性。

⑧可一線完成多步反應(yīng)；

可順序進行多步反應(yīng)：無需像批式反應(yīng)那樣處理反應(yīng)釜中的所有物質(zhì)才能得到產(chǎn)品（溶劑中的產(chǎn)品可立即用到下一步反應(yīng)）；反應(yīng)器可以次序排列；整個系統(tǒng)可自動調(diào)整流速和反應(yīng)時間。

⑨易于自動化；

⑩占地小。非常緊湊；模塊化。

流動化學(xué)需要哪些模塊

• 高壓輸液泵獲得持續(xù)流動的溶液/試劑：流速的精度和泵的耐化學(xué)腐蝕性很關(guān)鍵。歐世盛高壓恒流輸液泵能精準(zhǔn)平穩(wěn)無脈動、大流量、耐壓、耐腐蝕、耐高溫、耐粘稠顆粒

• 混合器讓試劑混合：可以用簡單的T型交叉，也可用更高級的微混合芯片進行超快速混合。
• 反應(yīng)器就是反應(yīng)發(fā)生的地方：根據(jù)所做反應(yīng)的不同有不同形狀和材質(zhì)的反應(yīng)器，但所有的反應(yīng)器直徑都很小。
• 背壓調(diào)節(jié)器給系統(tǒng)加壓：由此可以加熱到溶劑沸點以上的溫度。

• 背壓閥后端串聯(lián)一臺在線檢測器，對每次更換條件的結(jié)果做在線監(jiān)測，則可以讓實驗效率大大提高

• 其它選項：如收集器、控制軟件等等。

完整流動化學(xué)模塊系統(tǒng)流程圖