微反應(yīng)器在有機(jī)合成及催化中的應(yīng)用

前言

作為一種新型的過程強(qiáng)化技術(shù)，微反應(yīng)技術(shù)為醫(yī)藥和化工工藝過程的研發(fā)及其經(jīng)濟(jì)性的提高均開拓了新的思路。一方面，許多化工、制藥以及生命科學(xué)領(lǐng)域的工程師、科學(xué)家將微反應(yīng)技術(shù)視為尋求新反應(yīng)途徑、合成新化合物的新型工具；另一方面，通過微型化改造現(xiàn)有工藝并建立新的更具經(jīng)濟(jì)性的微反應(yīng)工廠也頗具吸引力。微反應(yīng)技術(shù)實(shí)際上具有很強(qiáng)的學(xué)科交叉的特點(diǎn)，尤其近十年來在許多應(yīng)用領(lǐng)域的發(fā)展更可謂突飛猛進(jìn)。例如，目前為止已經(jīng)發(fā)表了成百上千篇關(guān)于微反應(yīng)器技術(shù)研究和應(yīng)用的文獻(xiàn)，也有一些相關(guān)綜述和專著；此外基于微反應(yīng)器的學(xué)術(shù)期刊和國際專題會議也為該領(lǐng)域的交流和發(fā)展提供了很好的平臺。 微反應(yīng)技術(shù)在歐洲的研究最早也最深入，國內(nèi)起步則相對較晚；但由于其獨(dú)特的過程強(qiáng)化理念和優(yōu)勢，微反應(yīng)技術(shù)在國內(nèi)的發(fā)展也非常迅速。雖然在早些年已有微反應(yīng)器專著的中文譯本曾經(jīng)介紹過微反應(yīng)器的加工制作以及應(yīng)用微反應(yīng)器進(jìn)行各種化工單元操作的基本知識，但在微反應(yīng)器技術(shù)快速發(fā)展的有機(jī)合成和催化領(lǐng)域卻一直沒有系統(tǒng)全面的總結(jié)和著述。該書第一次就有機(jī)合成和催化中微反應(yīng)技術(shù)的應(yīng)用和最新進(jìn)展進(jìn)行了綜述，可視為相關(guān)領(lǐng)域“一站式”的百科全書。本書譯者所具有的先后在國內(nèi)外科研院所和跨國企業(yè)長期從事有機(jī)合成和催化以及微反應(yīng)器技術(shù)應(yīng)用的復(fù)合科研背景，使他成為該化學(xué)、化工交叉領(lǐng)域研發(fā)的佼佼者以及翻譯本書《微反應(yīng)器在有機(jī)合成及催化中的應(yīng)用》的合適人選。 我們認(rèn)為此次關(guān)于微反應(yīng)器在有機(jī)合成和催化應(yīng)用方面的翻譯工作可以給該領(lǐng)域帶來新的發(fā)展思路和研究成果，進(jìn)一步促進(jìn)我國正蓬勃發(fā)展的醫(yī)藥化工和有機(jī)合成等行業(yè)，并滿足對于綠色化工、低碳合成等新型工藝日益增長的需求。該中譯本可以作為化學(xué)和化學(xué)工程領(lǐng)域包括高校和工業(yè)界的專家學(xué)者共同關(guān)注的工具書，也可以作為微反應(yīng)器技術(shù)領(lǐng)域初學(xué)者或相關(guān)專業(yè)高等院校學(xué)生、研究生的教材或參考書。 中國科學(xué)院上海有機(jī)化學(xué)研究所

內(nèi)容概要

　　本書為WILEY?VCH出版社“MicroreactorsinOrganicSynthesisandCatalysis”一書的中譯本。該書首次在化學(xué)反應(yīng)和化學(xué)工程的交叉領(lǐng)域全面系統(tǒng)地總結(jié)了微反應(yīng)技術(shù)在有機(jī)合成和催化中的應(yīng)用進(jìn)展；不僅深入淺出地介紹了微反應(yīng)技術(shù)的背景資料，而且分章節(jié)系統(tǒng)闡述了微反應(yīng)技術(shù)在不同有機(jī)反應(yīng)類型中的發(fā)展和在工業(yè)應(yīng)用中的最新進(jìn)展。前三章主要介紹了適合有機(jī)合成和催化的微反應(yīng)器的制作、微反應(yīng)器的使用及性能特點(diǎn)，并總結(jié)了當(dāng)前的應(yīng)用領(lǐng)域以及將來廣闊的應(yīng)用前景。本書的其他章節(jié)利用非常大的篇幅總結(jié)并列舉了微反應(yīng)器在有機(jī)合成和催化反應(yīng)各個方面的研究應(yīng)用情況，如均相反應(yīng)(金屬催化處理及光化學(xué)轉(zhuǎn)變等)、非均相反應(yīng)(固載試劑和催化劑等)、液?液兩相反應(yīng)、氣?液兩相反應(yīng)、生物有機(jī)反應(yīng)以及連續(xù)生產(chǎn)工藝的工業(yè)應(yīng)用。該書內(nèi)容豐富翔實(shí)、結(jié)構(gòu)清晰明了；而且由一直活躍在該領(lǐng)域的眾多頂尖大學(xué)教授、企業(yè)專家共同編著，翔實(shí)記錄了世界范圍內(nèi)從科研院所到工業(yè)應(yīng)用全方位的微反應(yīng)技術(shù)的最新研發(fā)應(yīng)用成果，可視為相關(guān)領(lǐng)域的“一站式”百科全書。本書可以作為化學(xué)和化學(xué)工程領(lǐng)域包括高等院校和工業(yè)界的專家學(xué)者共同關(guān)注的工具書，也可以作為微反應(yīng)器技術(shù)領(lǐng)域初學(xué)者或相關(guān)專業(yè)高等院校學(xué)生、研究生的參考用書或教材。

作者簡介

　　托馬斯·沃思(Thomas
Wirth)，英國卡迪夫大學(xué)有機(jī)化學(xué)教授，曾就讀于波恩大學(xué)和柏林技術(shù)大學(xué)學(xué)習(xí)化學(xué)，并于。1992年獲得博士學(xué)位(導(dǎo)師是S．Blechert教授)。在京都大學(xué)作為JSPS學(xué)者進(jìn)行博士后(和K，F(xiàn)uii教授)工作后，他在瑞士巴塞爾大學(xué)開始其獨(dú)立研究，隨后獲得許多基金資助并取得“立體選擇性氧化反應(yīng)”的資格(在B．Giese教授小組)。2000年他作為有機(jī)化學(xué)教授加入卡迪夫大學(xué)，并被新瑞士化學(xué)會授予Wemer獎。Wirth教授曾經(jīng)在許多大學(xué)做過訪問教授，其中包括加拿大多倫多大學(xué)(1999年)、日本中央大學(xué)(2000年)和日本大阪大學(xué)(2004年)。Wirth教授的主要研究興趣為立體選擇性親電反應(yīng)、高碘試劑的氧化轉(zhuǎn)化和利用微反應(yīng)器進(jìn)行有機(jī)合成。

書籍目錄

"1以金屬與陶瓷為原料加工微反應(yīng)器
1.1金屬制作技術(shù)
1.1.1蝕刻技術(shù)
1.1.2(機(jī)械)加工
1.1.3再生方法——選擇性激光熔化（SLM）
1.1.4金屬成型技術(shù)
1.1.5金屬微結(jié)構(gòu)的組裝和連接
1.2陶瓷器件制作技術(shù)
1.2.1概述
1.2.2連接和密封
參考文獻(xiàn)
2以玻璃和硅為原料制作與組裝微反應(yīng)器
2.1微反應(yīng)器的構(gòu)造原理
2.2玻璃材質(zhì)
2.3硅材質(zhì)
2.4玻璃和硅的結(jié)構(gòu)化
2.5微系統(tǒng)技術(shù)中通過掩蔽蝕刻的結(jié)構(gòu)化
2.6蝕刻技術(shù)
2.6.1硅的各向異性(晶體的)濕法化學(xué)蝕刻(氫氧化鉀)
2.6.2硅的各向同性濕法化學(xué)蝕刻
2.6.3硅的各向異性干法蝕刻
2.6.4硅玻璃的各向同性濕法化學(xué)蝕刻
2.6.5特殊玻璃的光結(jié)構(gòu)化
2.7碎片移除工藝
2.7.1鉆孔、金剛石研磨和超聲研磨
2.7.2微粉噴砂
2.8鍵合方法
2.8.1玻璃和硅的陽極鍵合
2.8.2硅的直接鍵合(硅的熔融鍵合)
2.8.3玻璃熔融鍵合
2.9流體接觸的確立
2.10其他材質(zhì)
參考文獻(xiàn)
3微反應(yīng)器的性能及應(yīng)用
3.1簡介
3.2微反應(yīng)器的物理特征
3.2.1幾何尺寸
3.2.2構(gòu)造材料及其性質(zhì)
3.3流體流及傳送機(jī)制
3.3.1流體流
3.3.2液體傳送
3.3.3混合機(jī)制
3.4多功能集成
3.5微反應(yīng)器的應(yīng)用
3.5.1綜述
3.5.2不穩(wěn)定中間體的快速反應(yīng)及放熱反應(yīng)
3.5.3精密顆粒制備
3.5.4拓展工業(yè)化環(huán)境
參考文獻(xiàn)
4微反應(yīng)器中的有機(jī)化學(xué)
4.1均相反應(yīng)
4.1.1酸促進(jìn)反應(yīng)
4.1.2堿促進(jìn)反應(yīng)
4.1.3縮合反應(yīng)
4.1.4金屬催化反應(yīng)
4.1.5光化學(xué)反應(yīng)
4.1.6電化學(xué)反應(yīng)
4.1.7其他反應(yīng)
4.2非均相反應(yīng)
4.2.1簡介
4.2.2流動模式合成中的概念
4.2.3實(shí)現(xiàn)流動化學(xué)的方法
4.2.4對單片反應(yīng)器的介紹
4.2.5過渡金屬化學(xué)催化條件下的流動反應(yīng)
4.2.6對映選擇性反應(yīng)
4.2.7多步合成
4.2.8結(jié)論與展望
4.3液.液兩相反應(yīng)
4.3.1簡介
4.3.2背景
4.3.3兩相體系的動力學(xué)
4.3.4在微通道中的兩相流動
4.3.5面.液和液.液的相互作用
4.3.6有機(jī)合成中的液.液微體系
4.3.7結(jié)論和展望
4.4氣.液反應(yīng)
4.4.1簡介
4.4.2接觸原理和微反應(yīng)器
4.4.3氣.液反應(yīng)
4.4.4氣.液.固反應(yīng)
4.4.5均相催化的氣.液反應(yīng)
4.4.6其他應(yīng)用
4.4.7結(jié)論與展望
4.5生物有機(jī)反應(yīng)
4.5.1概述
4.5.2診斷檢測應(yīng)用
4.5.3生物催化
4.5.4結(jié)論
參考文獻(xiàn)
5工業(yè)化微反應(yīng)器工藝開發(fā)及產(chǎn)業(yè)化
5.1微反應(yīng)技術(shù)工業(yè)應(yīng)用的影響和障礙
5.2實(shí)驗(yàn)室中的篩選研究
5.2.1肽的合成
5.2.2Hantzsch反應(yīng)
5.2.3Knorr合成
5.2.4烯胺的合成
5.2.5羥醛縮合反應(yīng)
5.2.6Wittig反應(yīng)
5.2.7聚乙烯的合成
5.2.8非對映選擇性烷基化反應(yīng)
5.2.9放射性標(biāo)記的成像探針的多步合成
5.3實(shí)驗(yàn)室規(guī)模的工藝進(jìn)展
5.3.1取代苯衍生物的硝化
5.3.2苯硼酸的合成
5.3.3偶氮顏料黃12的制備
5.3.4硫脲的去對稱化
5.3.5維生素前體的合成
5.3.6酯水解制醇
5.3.7亞甲基環(huán)戊烷的合成
5.3.82.三甲硅基乙醇的縮合
5.3.9(S).2.乙酰基四氫呋喃的合成
5.3.10喹諾酮抗生素藥物中間體的合成
5.3.11并行方式的多米諾環(huán)加成反應(yīng)
5.3.12環(huán)丙沙星的多步合成
5.3.13氨基甲酸甲酯的合成
5.3.14Newman.Kuart重排
5.3.15N.叔丁氧羰基.4.哌啶酮的擴(kuò)環(huán)反應(yīng)
5.3.16格氏試劑和有機(jī)鋰試劑
5.4中試裝置及生產(chǎn)
5.4.1過氧化氫的合成
5.4.2龍沙的多元范例分析
5.4.3聚丙烯酸酯的生成
5.4.4基于丁基鋰的烷基化反應(yīng)
5.4.5德國2005年項(xiàng)目集群
5.4.6OLED材料生產(chǎn)的開發(fā)
5.4.7液.液和氣.液精細(xì)化學(xué)品生產(chǎn)的開發(fā)
5.4.8利用臭氧化和鹵化進(jìn)行醫(yī)藥中間體生產(chǎn)的開發(fā)
5.4.9工業(yè)光化學(xué)
5.4.10離子液體生產(chǎn)的開發(fā)
5.4.11日本2002年項(xiàng)目集群
5.4.12甲基丙烯酸甲酯合成的中試裝置
5.4.13格氏交換反應(yīng)
5.4.14鹵.鋰交換反應(yīng)中試裝置
5.4.15Swern.Moffat氧化的中試裝置
5.4.16生產(chǎn)納米顏料黃的裝置
5.4.17縮聚
5.4.18Friedel.Crafts烷基化反應(yīng)
5.4.19基于過氧化氫氧化制備2.甲基.1,4.萘醌
5.4.203.氧丁酸乙酯的直接氟化
5.4.21環(huán)氧丙烷的合成
5.4.22各種工業(yè)中試導(dǎo)向的集合
5.4.23聚合物中間體的生產(chǎn)
5.4.24重氮顏料的合成
5.4.25硝酸甘油的生產(chǎn)
5.4.26精細(xì)化工生產(chǎn)工藝
5.4.27格氏試劑烯醇化物的制備
5.5面臨的挑戰(zhàn)和關(guān)注的問題
參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

版權(quán)頁：   插圖：   微反應(yīng)器可以為包含多級方案在內(nèi)的反應(yīng)提供安全操作方式，否則就會形成涉及不穩(wěn)定中間體的化學(xué)品（副產(chǎn)品）。這一點(diǎn)已被Fortt通過采用液壓泵吸（hy—drodynamic pumping）微反應(yīng)器進(jìn)行連續(xù)重氮鹽形成∕氯化反應(yīng)得到解釋，其中觀測到產(chǎn)率有顯著提高（大約15%～20%），這得益于其強(qiáng)化的傳質(zhì)換熱作用。這也表明微反應(yīng)器在合成重氮鹽方面的優(yōu)勢，因?yàn)橹氐}對電磁輻射和靜電力敏感而反過來促進(jìn)其快速分解。微反應(yīng)器使得在傳統(tǒng)宏觀反應(yīng)器和批次生產(chǎn)中通常不可能實(shí)現(xiàn)的連續(xù)流合成變得容易。 與傳統(tǒng)的反應(yīng)器相比，微反應(yīng)器具備的一個關(guān)鍵特征是其相對較大的比表面積。微反應(yīng)器的比表面積可以達(dá)到2×104 m2∕m3，而傳統(tǒng)反應(yīng)器一般為1000m2∕m3。表面積還可通過以下方法進(jìn)一步提升：（1）在反應(yīng)器空間中設(shè)置微加工的柱狀或肋狀結(jié)構(gòu)；（2）引入填充材料；（3）加入高比表面積材料，例如多孔硅（porous silicon）。在催化劑內(nèi)的擴(kuò)散速率與反應(yīng)速率間存在競爭的催化反應(yīng)過程中，微反應(yīng)器可以消除其中的物料傳送阻力。因此微反應(yīng)器可以為催化反應(yīng)提供很好的環(huán)境，例如應(yīng)用于Heck和Sonogashira偶聯(lián)反應(yīng)中的鈀催化作用。值得注意的是，上述催化劑通常形成固一液非均相體系而使得在微型通道中的應(yīng)用變得困難。然而在室溫下用離子液體溶解催化劑后，就可以成功地形成液—液兩相體系（見Sonogashira偶聯(lián)反應(yīng)），從而方便催化劑的快速評價(jià)。微反應(yīng)器中的催化反應(yīng)也可以通過引進(jìn)光能等外部能量來實(shí)現(xiàn)功能上的擴(kuò)展。例如，可以采用澆注方式將銳鈦型二氧化鈦薄膜植入到平面玻璃微反應(yīng)器的內(nèi)表面上，這樣加入氣態(tài)氧就可顯著提高其光催化功能。因?yàn)榭梢酝ㄟ^完美的設(shè)計(jì)獲得短的滲透路徑長度，用于光催化反應(yīng)的平面芯片微反應(yīng)器有潛力進(jìn)一步提升照射到反應(yīng)物和催化劑的聯(lián)動應(yīng)用（增加空間均勻性和降低衰減）。上述微反應(yīng)器的理想制作材料有Pyrex玻璃、無定形含氟聚合物或石英；而其中石英最受青睞的原因是，它既能適用于較高運(yùn)行溫度，與Pyrex玻璃相比又能在更低紫外線波長下有更低的光衰減。

編輯推薦

《微反應(yīng)器在有機(jī)合成及催化中的應(yīng)用》是微反應(yīng)器這一快速發(fā)展的新興領(lǐng)域中第一部聚焦于合成和催化的專著，反映了國際上的最新發(fā)展成果，可廣泛應(yīng)用于在化學(xué)、化工、醫(yī)藥等領(lǐng)域。本書由國際上頂級知名專家共同編著，側(cè)重于微反應(yīng)技術(shù)在有機(jī)合成及催化中的應(yīng)用，科研成果與工業(yè)應(yīng)用并重。中國科學(xué)院戴立信院士給予本書高度評價(jià)，稱其為“一站式”百科全書，并為本書作序。

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