得益于在美拉德反應(yīng)中良好的應(yīng)用性和對(duì)親電試劑的高反應(yīng)活性，氯硅烷可能是制備有機(jī)硅烷常用的原料。但不可控的多取代物是一個(gè)比較頭疼的問題，這對(duì)于高活性的親核試劑如格氏試劑或烷基鋰等來說尤其明顯。
在反應(yīng)活性較高的快反應(yīng)中實(shí)現(xiàn)快速的混合是通過氯硅烷和有機(jī)鋰化合物制備有機(jī)硅烷的一個(gè)重要前提，連續(xù)流化學(xué)為解決這一類問題提供了非常好的方案。
德國(guó)多特蒙德大學(xué)的Carsten Strohmann團(tuán)隊(duì)利用連續(xù)流微反應(yīng)器代替間歇反應(yīng)，在鋰鹵交換和其他類型的反應(yīng)中顯示出巨大的成功和優(yōu)勢(shì)，這篇文章向我們展示了使用正丁基鋰選擇性單取代三氯苯基硅烷的新結(jié)果。
釜式條件下條件篩選：
燒瓶反應(yīng)需在-78°C的低溫下進(jìn)行。反應(yīng)溶劑選擇正戊烷還是四氫呋喃，對(duì)反應(yīng)結(jié)果會(huì)有影響。在相同條件下，非極性溶劑如正戊烷對(duì)單取代產(chǎn)物2的選擇性高得多（61%）。
連續(xù)化工藝條件篩選：
接下來，作者研究了該反應(yīng)在連續(xù)流化學(xué)中的工藝條件。
1、物料1（三氯苯基硅烷、四氫呋喃）和物料2（正丁基鋰、正己烷）在T型接頭混合后進(jìn)入反應(yīng)器；
2、微反應(yīng)器由一個(gè)內(nèi)徑0.5mm的FEP管組成，該管繞在90°彎曲的支撐結(jié)構(gòu)(螺旋流逆變器)周圍，以縮小停留時(shí)間分布（RTD）并增強(qiáng)由于迪恩渦的出現(xiàn)而產(chǎn)生的徑向混合；
3、FEP管長(zhǎng)550mm，總?cè)莘e流量在9-50mL/min范圍內(nèi)變化；在出口，用含有甲醇的小瓶收集樣品，以停止反應(yīng)，并通過GC/EI-MS和NMR進(jìn)行簡(jiǎn)易分析。
不同流速下反應(yīng)轉(zhuǎn)化率及產(chǎn)物選擇性
研究人員對(duì)反應(yīng)流速進(jìn)行了考察。可以看到在低流速下，氯硅烷的轉(zhuǎn)化率略有降低，這是低流速下，反應(yīng)停留時(shí)間變長(zhǎng)，形成了更多的二取代產(chǎn)物，甚至三取代產(chǎn)物。
這表明一個(gè)合適的混合單元對(duì)于優(yōu)化對(duì)單取代產(chǎn)物的選擇性的重要性。由于反應(yīng)速度快，微反應(yīng)器的RTD對(duì)其影響較小，而傳熱、安全等其他方面的優(yōu)勢(shì)應(yīng)優(yōu)先考慮。
不同反應(yīng)摩爾比下反應(yīng)轉(zhuǎn)化率及產(chǎn)物選擇性
在另一組實(shí)驗(yàn)中，作者通過改變反應(yīng)物的摩爾比，優(yōu)化了正丁基鋰對(duì)單取代產(chǎn)物的選擇性。正丁基鋰的濃度設(shè)為0.1M（在正戊烷中溶解），氯硅烷的濃度設(shè)為0.1M、0.2M、0.4M和0.6M（在四氫呋喃中溶解）。總流速為18mL/min，總停留時(shí)間為3.6mins。
反應(yīng)結(jié)果：
1、在等摩爾比下可獲得63%的選擇性。與傳統(tǒng)間歇系統(tǒng)相比，在微反應(yīng)器中進(jìn)行替代可以獲得類似的選擇性；
2、其主要優(yōu)點(diǎn)是條件溫和，室溫下即可獲得與燒瓶反應(yīng)-78℃相同的產(chǎn)物選擇性；
3、此外，流動(dòng)中溶劑的極性似乎對(duì)產(chǎn)物分布沒有任何影響；
4、提高氯硅烷與正丁基鋰的摩爾比可使選擇性提高到93%，但會(huì)降低氯硅烷的轉(zhuǎn)化率，因?yàn)槁裙柰橛昧康脑黾用黠@有利于單取代產(chǎn)物的形成；
5、選擇合適的摩爾比，流動(dòng)化學(xué)使反應(yīng)更加節(jié)約資源，也更有利于過量的原料與產(chǎn)物的分離回收。
關(guān)注公眾號(hào)
