导 读
法国里昂大学Alain Favre-Reguillon教授及其团队使用康宁微通道反应器，实现了醛酮类化合物在硼氢化钠作用下的连续氢化。
图1：康宁微反应器中α,β-不饱和醛的选择性还原过程
值一提的是，在微量三氯化铈催化下，团队首次实现了α,β-不饱和羰基化合物的高效选择性连续还原（如图1所示），即Luche还原反应的连续化。
实验研究
01
实验方法
实验设备：本次实验在康宁Low Flow（低流量）微通道反应器上进行。使用6个带心形混合结构的玻璃模块，每个模块的持液体积为0.45mL，其中第一个模块主要起原料混合和预加热的作用，并在后5个模块充分反应，在反应器出口用热电偶检测温度。
A，B – 进料泵；
Cin ，Cout - 恒温循环浴的“进”和“出”;
D - Corning®低流量反应器的混合模块;
E - 测量反应混合物温
实验操作：原料以1,4-二氧六环作溶剂，硼氢化钠溶于甲醇，并加入5%的甲醇钠作为稳定剂。反应在连续流出口用醋酸水溶液进行淬灭。
02
工艺条件筛选
作者以苯乙酮为模板底物，研究了该反应在连续流中的工艺条件。
图2：温度、还原剂当量、停留时间对还原反应的影响
还原剂硼氢化钠使用2当量，温度范围20-60°C（如图2所示），60°C，100秒转化率最高可达98%，实验测得反应的活化能约为30±5 kJ/mol。
硼氢化钠当量降低至1.25 eq时，其他条件相同的情况下，收率92%，通过延长停留时间能使得收率达到99%以上。
03
反应底物范围拓展
在得到了最优条件后，作者对该反应对于其他酮、醛类底物的普适性进行了拓展。
酮类底物：
图3：该反应在酮类底物中的应用
对于大多数芳香酮和脂肪酮类，使用2当量的硼氢化钠，在20-80秒内能以98%以上的转化率还原到对应的醇（见图3）。
醛类底物：
图4：该反应在醛类底物中的应用
醛基底物活性更高，只需使用1当量的硼氢化钠，且停留时间能够缩短至20秒，即可完成转化（见图4）。
Luche还原反应探索：
对α,β-不饱和羰基化合物，即Luche还原反应探索。
图5：该反应体系在Luche还原中的应用
在传统的釜式工艺中，Luche还原需要使用1当量的稀土金属化合物三氯化铈催化，而在微通道反应器中，可以大幅降低至0.2当量达到同样的反应效果。
以底物11为例，随着催化量的提高，烯醇产品的选择性也逐渐提高，至催化量20%时，选择性可以达到96%（图5，Entry 3）。
而对于其他一些大位阻和大共轭体系的底物来说，Luche反应的转化率和选择性有一定的降低，提高选择性可以通过继续增加三氯化铈的量来实现。
04
放大实验
作者研究团队进行了放大规模的实验：
使用苯乙酮作原料，在康宁微通道反应器上连续运行了105分钟，收集了750mL反应液，经过浓缩、柱层析等后处理，获得了96%的分离收率。
对于α,β-不饱和酮11也进行了长时间连续运行，在连续实验30分钟后得到90%的分离收率。
实验结论
作者开发了在康宁微通道反应器中硼氢化钠还原酮、醛的工艺，解决原有釜式工艺反应热积聚与溶剂稳定性问题。
秒级反应：
硼氢化钠还原酮、醛的连续流工艺，反应停留时间在20-80秒之间，相比釜式有明显效率优势，有效提高产能和利润。
高效换热：
在康宁反应器上，反应释放的热量能完全被换热介质移走，反应器出口未检测到温升。
高选择性突破：
首次在康宁连续流反应器中实现了α,β-不饱和醛酮的高选择性还原，并达到90%的分离收率。
底物广谱性：
对酮、醛类底物以及α,β-不饱和羰基化合物具有普适性
稳定放大：
作者通过放大规模的实验验证，确认不同底物还原工艺的长时间运行的稳定性。
参考文献：
Ind. Eng. Chem. Res. 2024, 63, 6829−6836
