連續(xù)流動化學：提高安全性，縮短批次時間，提高質量和產(chǎn)率

流動化學，即持續(xù)工藝或連續(xù)流動化學首先以既定流速將兩個或更多不同的反應物流泵送至一個腔室、管子或者微型反應器內發(fā)生反應，然后在出口處收集包含所產(chǎn)生化合物的流體。 該溶液還可能被導向到后續(xù)的流動反應器環(huán)路中，以產(chǎn)生最終產(chǎn)物。 僅需要少量物料，這很大程度上提高了工藝安全性。 由于連續(xù)流動技術的內在設計，可以達到批次反應無法安全達到的反應條件。 其結果是質量更高、雜質更少和反應循環(huán)時間更快的產(chǎn)物。

數(shù)十年來，化工行業(yè)一直采用流動化學。 最近，制藥和精細化工行業(yè)也在越來越多地采用此技術。 提高的安全性、改善的產(chǎn)品質量、經(jīng)濟高效以及總體的生產(chǎn)靈活性，這些都是連續(xù)流動化學使用增多的驅動因素。

流動化學的優(yōu)點

使用連續(xù)流動化學有諸多優(yōu)點，其中包括：

· 更好地控制反應，更佳的反應可重現(xiàn)性 混合、加熱和停留時間等關鍵反應參數(shù)更精確地進行控制，因此可以提高產(chǎn)品產(chǎn)量，改善雜質控制。

· 可以評估更多的反應變化因素。  例如，在壓力下運行連續(xù)反應可以使得反應能夠在更高溫度下進行，而在間歇反應中無法達到這樣的溫度，在間歇反應中通常只是在環(huán)境壓力下進行溶劑回流。 因此可以提高產(chǎn)量。

· 模塊化、可定制的工作流程。流動化學設備具有較高的模塊化性能。 因此對設備進行配置，以滿足具體反應的要求變得非常簡單。 現(xiàn)在有一些商用的任務特定模塊，可以輕松組裝到用戶定制的工作流程中。

· 改進工藝安全性。 過于危險無法以間歇方式進行的反應通常被認為可在連續(xù)流動中進行。 一個危險的反應可能是放熱非常大或能量非常大的反應，而在流動反應中，會接觸更小量的反應物。 此外，接觸有毒的基質和試劑的情況由于連續(xù)流動系統(tǒng)中所需的更小用量，以及不必手動采樣進行分析而得以較大程度減少。

· 化學反應的快速分析、優(yōu)化和放大生產(chǎn)。 在流動工藝中測試多種反應變化因素要快得多，所需物料和試劑也更少。 實時在線分析針對變化因素對反應性能的影響提供了即時反饋。

· 提高產(chǎn)品質量和產(chǎn)量。 由于對變化因素的精確控制以及基于更廣泛反應條件安全進行反應的能力，總體產(chǎn)量得以提高，雜質含量得以較大程度降低。

流動化學的主要應用

最近幾年，使用連續(xù)流動化學進行的反應的數(shù)量和類型已經(jīng)大幅增多，尤其在制藥、精細化工、綠色化學、催化反應和高分子化學中更是如此。 這些化學行業(yè)的大部分發(fā)展對于批次反應來說都問題過多，無法以更大規(guī)模處理。 其中包括具有危險可能性的反應，如：

氫化反應-可燃、易燃與爆炸風險

氧化-放熱、高反應性、爆炸危險

鹵化-腐蝕性、毒性

氮化合物 – 放熱、易爆、毒性

高活性性低分子量碳化合物 – 毒性、一氧化碳、氰化物、光氣

硝化

重氮化

格氏試劑

使用有毒氣體的反應

通過流動化學可以更安全處理反應物可能危害人體健康的反應。 連續(xù)流動化學的另一個日益增長的用途是控制立體化學，因為可以更仔細地調節(jié)反應變化因素以控制差向異構化。