實驗背景：

鹵化物及其衍生物常被用作農(nóng)藥、制藥業(yè)的原材料或中間體，特別是通過選擇性脫鹵反應(yīng)來實現(xiàn)C—H鍵的形成在有機合成中越來越受到大家的重視。鹵代有機物給人類的生產(chǎn)與生活帶來了許多便利，同時此類物質(zhì)在自然界不斷積累，也給環(huán)境帶來了嚴重的污染。因此，如何有效實現(xiàn)有機鹵代物的脫鹵還原成為當(dāng)今的研究熱點之一。

傳統(tǒng)方法中使用強還原劑如氫化鈉、硼氫化鈉和活潑金屬等實現(xiàn)脫鹵還原，這些方法具有較高的活性和選擇性，但其反應(yīng)條件比較苛刻，通常需要配體、腐蝕性無機強堿及較高的反應(yīng)溫度等，且會將一些不飽和基團還原。因此，發(fā)展無額外配體和強堿、催化劑可循環(huán)使用的脫鹵還原方法具有非常重要的實際應(yīng)用價值。催化加氫法是一種清潔的有發(fā)展前途的生產(chǎn)技術(shù)，因其過程對環(huán)境污染小,?產(chǎn)物收率高等優(yōu)點而受到廣泛關(guān)注。

H-FLOW全自動加氫反應(yīng)儀就是為解決實際需求而開發(fā)設(shè)計的，能夠完美解決常規(guī)反應(yīng)遇到的問題。儀器的體積小節(jié)省了空間，反應(yīng)物料全部在管路內(nèi)反應(yīng)，氫氣由高壓氫氣發(fā)生器電解水產(chǎn)生，大大減少了設(shè)備的投資成本。催化劑固定在反應(yīng)柱內(nèi)，催化效率高，可以長周期使用而不降低活性，條件的篩選和氣液分離過程全部通過軟件操控，減少了人工的操作，安全性有了更好的保障。它還可以快速的篩選反應(yīng)條件，實現(xiàn)反應(yīng)路徑的準確調(diào)控。H-FLOW是實現(xiàn)脫鹵反應(yīng)工藝更為綠色、高效、安全的新設(shè)備。

H-FLOW全自動加氫反應(yīng)儀

01

實驗案例?反應(yīng)案例1-芳香族鹵代物的脫鹵反應(yīng)

溴乙酰丙胺是重要的有機合成中間體之一，我們以4-溴乙酰丙胺的脫鹵反應(yīng)為例，詳細闡述它在微反應(yīng)器內(nèi)的反應(yīng)情況。如圖（a）所示，在微反應(yīng)器中使用10% Pd/PBSAC為催化劑，碳酸丙烯酯為溶劑，液體流速1 mL/min，H2壓力100 bar，反應(yīng)溫度100 ℃，原料全部轉(zhuǎn)化為脫鹵產(chǎn)物。微反應(yīng)器設(shè)備能夠強化傳質(zhì)，使得脫鹵反應(yīng)能夠快速發(fā)生并轉(zhuǎn)化完全。

圖（a）4-溴乙酰丙胺在微反應(yīng)器內(nèi)的脫鹵反應(yīng)

備注：其中D為重氫

使用微反應(yīng)器進行反應(yīng)時是將催化劑裝填在反應(yīng)柱內(nèi)，每次反應(yīng)完畢后無需更換催化劑，可以進行長周期多次數(shù)的反應(yīng)。如圖（b）所示，4-溴乙酰丙胺在微反應(yīng)器內(nèi)進行了循環(huán)10次的脫鹵反應(yīng)，它在循環(huán)反應(yīng)6次之后才明顯看到活性的降低。減少了每次反應(yīng)后催化劑的更換和分離純化過程，操作更加簡便，大大節(jié)省了時間成本和催化劑成本。

圖（b）4-溴乙酰丙胺在微反應(yīng)器內(nèi)循環(huán)反應(yīng)10次的脫鹵反應(yīng)

微反應(yīng)器內(nèi)發(fā)生的反應(yīng)具有通用性，如圖（c）所示，芳香族鹵代物均可以在微反應(yīng)器內(nèi)發(fā)生反應(yīng)，并且都能得到較高的產(chǎn)率，大大提高了儀器的利用率。我們嘗試改變溴的位置，無論是臨位、間位還是對位的溴都能夠快速脫除，產(chǎn)率均＞94%。微反應(yīng)器內(nèi)的反應(yīng)條件能夠隨時更改，可以精準把控反應(yīng)路徑的選擇。從5、6、7這三組的結(jié)果可以看到，它們只發(fā)生了脫鹵反應(yīng)而未發(fā)生脫芐基反應(yīng)，我們能夠及時篩選條件以便快速獲得目標(biāo)產(chǎn)物。

圖（c）芳香族鹵代物在微反應(yīng)器內(nèi)的脫鹵反應(yīng)

備注：其中D為重氫

02

反應(yīng)案例2-脫鹵反應(yīng)條件的精準調(diào)控

我們在藥物合成的反應(yīng)過程中發(fā)現(xiàn)，許多藥物中間體并不需要進行脫鹵反應(yīng)，而是需要將鹵素保留，這將導(dǎo)致對反應(yīng)條件的要求十分苛刻并難以實現(xiàn)。微反應(yīng)器具有可以快速改變反應(yīng)條件，操作簡便，反應(yīng)路徑把控精準的特點，能夠?qū)崿F(xiàn)脫鹵反應(yīng)條件的精準調(diào)控。

還原胺化的反應(yīng)中常常伴隨著鹵素的存在，如圖（d）所示，我們使用硫化處理過的5% Pd/C作催化劑，甲醇作為溶劑，液體流速1 mL/min，H2壓力30 bar，30 ℃下反應(yīng)，獲得未脫除鹵素的只發(fā)生還原胺化反應(yīng)的產(chǎn)物，產(chǎn)率達到88%。我們使用未處理的10% Pd/C作催化劑，甲醇作為溶劑，液體流速1 mL/min，H2壓力30 bar，30 ℃下反應(yīng)，可以獲得發(fā)生還原胺化反應(yīng)后脫除鹵素的產(chǎn)物。

圖（d）還原胺化反應(yīng)中脫鹵反應(yīng)條件的精準調(diào)控

硝基還原的反應(yīng)中也伴隨著鹵素的存在，如圖（e）所示，我們使用硫化處理過的5% Pd/C作催化劑，甲醇作為溶劑，液體流速1 mL/min，H2壓力30 bar，30 ℃下反應(yīng)，獲得未脫除鹵素的只發(fā)生硝基還原反應(yīng)的產(chǎn)物，產(chǎn)率達到85%。我們使用未處理的10% Pd/C作催化劑，甲醇作為溶劑，液體流速1 mL/min，H2壓力30 bar，30 ℃下反應(yīng)，可以獲得發(fā)生硝基還原反應(yīng)后脫除鹵素的產(chǎn)物，產(chǎn)率達到100%。

圖（e）硝基還原反應(yīng)中脫鹵反應(yīng)條件的精準調(diào)控

從上述兩種典型的案例中可以看出，在微反應(yīng)器內(nèi)發(fā)生的反應(yīng)，通過調(diào)控催化劑種類、反應(yīng)溫度、反應(yīng)壓力、流速等條件，可以實現(xiàn)鹵素的脫除和保留而不影響其它反應(yīng)的進行，真正實現(xiàn)了反應(yīng)路徑的精準調(diào)控。

實驗總結(jié)：

H-FLOW全自動加氫反應(yīng)儀是更加智能便捷的微反應(yīng)器系統(tǒng)，它能夠使加氫反應(yīng)更加高效、穩(wěn)定。H-FLOW適用于各種芳香族鹵代物的脫鹵反應(yīng)，能夠多次循環(huán)反應(yīng)而不失活，減少了催化劑的替換頻率和成本，操作更加簡單。它的傳質(zhì)效率較高，持液體積小，可以快速篩選條件，實現(xiàn)反應(yīng)路徑的精準把控。儀器的體積小，反應(yīng)條件不劇烈，安全得到了保障。