[发明专利]一种连续流催化反应器在Aldol反应中的应用

说明书

本发明公开了一种连续流催化反应器在Aldol反应中的应用。所述的连续流催化反应器包括反应容器、封装于所述反应容器内的填料以及催化剂的组成成分，所述催化组分被固定于所述填料上。本发明的连续流催化反应器具有结构简单、价格低廉，可无人值守，操作安全方便等优势，且在应用于连续流反应的过程中，由于催化组分被固定在容器中，不会随产物流出，防止了催化剂的损失，节省了催化剂的分离步骤，提升了催化剂的利用效率。

技术领域

本发明具体涉及一种固体负载的催化剂用于连续流醛醇反应，例如在对硝基苯甲醛和丙酮发生Aldol反应中的应用。

背景技术

传统的批量反应解决了大量化合物和化工产品需求的问题，但也存在很多自身难以克服的缺点，如安全隐患、反应时间长、能源消耗巨大、传热传质性差、占地面积大以及工艺放大需要优化等问题。而连续流反应具有快速混合，传热传质性好以及放大无需再优化条件的优势，大大加速了筛选、优化反应所需的时间。反应试剂连续泵入流动反应器，同时连续收集反应产物，“连续流化学”或称为“流动化学”，是指通过泵输送物料并以连续流动模式进行化学反应的技术。它是一项革命性的颠覆传统化工的技术，能够为医药化工产业开启全新的高效精细化时代，为医药行业的转型升级、提升创新能力、实现“零排放、绿色、可持续发展”提供有效的技术手段。近几十年来，连续流反应技术在学术界和工业界越来越受到人们的重视，它的优势主要体现在：(1)快速混合，传热传质好；(2)它们可以在无人工值守的情况下进行；(3)它们使反应条件较容易再现；(4)流动系统有可能实现简单的自动化，包括反馈反应的进展情况；(5)它们有可能适应产品的连续生产和更容易地大规模的合成；(6)它们有可能使反应以更环保的方式进行；(7)有着更高的生产效率，且能够在多次循环催化的情况下收率依然能够保持。(8)容易实现自动化控制，增强操作的安全性，节约劳动力资源。

液相的连续流反应多为催化反应，一般将催化剂与原料预混合均匀后通入反应器进行反应。在流化学领域中最活跃的研究领域之一就是以连续的方式对映选择性催化过程，这并不奇怪。解决这个问题主要有两种方法:一种是在泵入的溶液中混合可溶性催化剂，另一种是使用固定在固体载体上的催化剂。这两种策略都有很大的潜力，但后者有额外的好处:产品没有受到催化剂的污染，如果这被证明足够可靠，催化剂的负载将成为时间的函数，TON会随着循环次数的增加会逐渐增大。将催化剂固定在反应器中，可以忽略催化剂分离步骤，减少催化剂的损失，提升其利用效率，延长其使用寿命。常用的催化剂固定方法为物理吸附法和化学成键法。Itsuno及其同事报道了通过氨基醇衍生物的共聚并随后用硼烷处理而制备的恶唑硼烷修饰的树脂的制备方法。该催化剂被用于环戊二烯和甲基丙烯醛之间的不对称Diels-Alder反应，并且以一种有远见的方法实施了不对称的连续流动过程。

发明内容

本发明解决的技术问题是：提出一种连续流催化反应器在Aldol反应中的应用，可以快速、连续催化Aldol反应，反应时间短只要2h，可连续催化对硝基苯甲醛的反应液，产率均保持在90％以上，同时催化剂易分离，可以多次重复使用，并且仍然保持有较高的活性。

为了解决上述技术问题，本发明提出的技术方案是：一种连续流催化反应器在Aldol反应中的应用，所述的连续流催化反应器包括反应容器以及封装于所述反应容器内的催化剂；所述连续流催化反应器还包括封装于所述反应容器内的填料；所述催化组分被固定于所述填料上；

所述反应容器为管状结构，所述填料为硅胶；所述催化组分包括多壁碳纳米管负载的L-脯氨酸；

所述连续流催化反应器的组装方法如下：将填料装入反应容器，并将反应容器的液流入口和液流出口均以纤维封堵物封堵，所述纤维封堵物可使液流通过但阻挡所述填料；反应溶液自所述液流入口输入反应容器后，再由所述液流出口输出，所述的催化组分被固定在所述填料上；