導 讀
法國里昂大學Alain Favre-Reguillon教授及其團隊使用康寧微通道反應器，實現了醛酮類化合物在硼氫化鈉作用下的連續氫化。
圖1：康寧微反應器中α,β-不飽和醛的選擇性還原過程
值一提的是，在微量三氯化鈰催化下，團隊首次實現了α,β-不飽和羰基化合物的高效選擇性連續還原（如圖1所示），即Luche還原反應的連續化。
實驗研究
01
實驗方法
實驗設備：本次實驗在康寧Low Flow（低流量）微通道反應器上進行。使用6個帶心形混合結構的玻璃模塊，每個模塊的持液體積為0.45mL，其中第一個模塊主要起原料混合和預加熱的作用，并在后5個模塊充分反應，在反應器出口用熱電偶檢測溫度。
A，B – 進料泵；
Cin ，Cout - 恒溫循環浴的“進”和“出”;
D - Corning®低流量反應器的混合模塊;
E - 測量反應混合物溫
實驗操作：原料以1,4-二氧六環作溶劑，硼氫化鈉溶于甲醇，并加入5%的甲醇鈉作為穩定劑。反應在連續流出口用醋酸水溶液進行淬滅。
02
工藝條件篩選
作者以苯乙酮為模板底物，研究了該反應在連續流中的工藝條件。
圖2：溫度、還原劑當量、停留時間對還原反應的影響
還原劑硼氫化鈉使用2當量，溫度范圍20-60°C（如圖2所示），60°C，100秒轉化率最高可達98%，實驗測得反應的活化能約為30±5 kJ/mol。
硼氫化鈉當量降低至1.25 eq時，其他條件相同的情況下，收率92%，通過延長停留時間能使得收率達到99%以上。
03
反應底物范圍拓展
在得到了最優條件后，作者對該反應對于其他酮、醛類底物的普適性進行了拓展。
酮類底物：
圖3：該反應在酮類底物中的應用
對于大多數芳香酮和脂肪酮類，使用2當量的硼氫化鈉，在20-80秒內能以98%以上的轉化率還原到對應的醇（見圖3）。
醛類底物：
圖4：該反應在醛類底物中的應用
醛基底物活性更高，只需使用1當量的硼氫化鈉，且停留時間能夠縮短至20秒，即可完成轉化（見圖4）。
Luche還原反應探索：
對α,β-不飽和羰基化合物，即Luche還原反應探索。
圖5：該反應體系在Luche還原中的應用
在傳統的釜式工藝中，Luche還原需要使用1當量的稀土金屬化合物三氯化鈰催化，而在微通道反應器中，可以大幅降低至0.2當量達到同樣的反應效果。
以底物11為例，隨著催化量的提高，烯醇產品的選擇性也逐漸提高，至催化量20%時，選擇性可以達到96%（圖5，Entry 3）。
而對于其他一些大位阻和大共軛體系的底物來說，Luche反應的轉化率和選擇性有一定的降低，提高選擇性可以通過繼續增加三氯化鈰的量來實現。
04
放大實驗
作者研究團隊進行了放大規模的實驗：
使用苯乙酮作原料，在康寧微通道反應器上連續運行了105分鐘，收集了750mL反應液，經過濃縮、柱層析等后處理，獲得了96%的分離收率。
對于α,β-不飽和酮11也進行了長時間連續運行，在連續實驗30分鐘后得到90%的分離收率。
實驗結論
作者開發了在康寧微通道反應器中硼氫化鈉還原酮、醛的工藝，解決原有釜式工藝反應熱積聚與溶劑穩定性問題。
秒級反應：
硼氫化鈉還原酮、醛的連續流工藝，反應停留時間在20-80秒之間，相比釜式有明顯效率優勢，有效提高產能和利潤。
高效換熱：
在康寧反應器上，反應釋放的熱量能完全被換熱介質移走，反應器出口未檢測到溫升。
高選擇性突破：
首次在康寧連續流反應器中實現了α,β-不飽和醛酮的高選擇性還原，并達到90%的分離收率。
底物廣譜性：
對酮、醛類底物以及α,β-不飽和羰基化合物具有普適性
穩定放大：
作者通過放大規模的實驗驗證，確認不同底物還原工藝的長時間運行的穩定性。
參考文獻：
Ind. Eng. Chem. Res. 2024, 63, 6829−6836
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