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微流控反應(yīng)器的小是流動(dòng)化學(xué)的基本特征之一

閱讀：1534 發(fā)布時(shí)間：2023-2-13

　　代表制藥工藝綠色化發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)之一的技術(shù)是流動(dòng)化學(xué)（Flow Chemistry），近幾年該技術(shù)在原料藥工藝研發(fā)及生產(chǎn)領(lǐng)域的應(yīng)用率增速顯著。作為原料藥傳統(tǒng)間歇工藝的重要補(bǔ)充，該技術(shù)在賦能危險(xiǎn)反應(yīng)、激發(fā)工藝潛能以及釋放產(chǎn)能等方面表現(xiàn)，并且從安全、質(zhì)量、速度和成本等角度全面的助力新藥的研發(fā)。

　　其實(shí)流動(dòng)過程中完成化學(xué)轉(zhuǎn)化的生產(chǎn)方式并不，早已廣泛用于石化工業(yè)和合成氨、硫酸、鹽酸、硝酸等大化工領(lǐng)域。真正讓流動(dòng)化學(xué)魅力的是小型化和智能化。流動(dòng)化學(xué)不僅僅單純指物料的流動(dòng)，而是結(jié)合了微反應(yīng)器Microreactor、微流控Microfluidics、芯片實(shí)驗(yàn)室Lab-on-a-chip、在線實(shí)時(shí)檢測(cè)等新興技術(shù)手段的嶄新分支。

　　小是流動(dòng)化學(xué)的基本特征之一，換言之即精致。系統(tǒng)做得小是為了利用微尺寸效應(yīng)(micro effect)，即尺度減小時(shí)系統(tǒng)所呈現(xiàn)的性質(zhì)。比如超高的比表面積，這時(shí)系統(tǒng)與外界的熱交換能迅速完成、超快的混合速度，自由擴(kuò)散即可實(shí)現(xiàn)充分混合，無需震蕩或攪拌。

　　流動(dòng)化學(xué)提供了一種在不停流動(dòng)的狀態(tài)下而不是在傳統(tǒng)的批量固定反應(yīng)器中進(jìn)行化學(xué)合成的新途徑。在一個(gè)流動(dòng)系統(tǒng)中，一個(gè)給定的化學(xué)反應(yīng)發(fā)生在一個(gè)微反應(yīng)器中。這個(gè)微型系統(tǒng)集合了多個(gè)亞毫米微通道。反應(yīng)物被不斷注入微反應(yīng)器中，在其中混合、發(fā)生化學(xué)反應(yīng),產(chǎn)品也被不斷收集。微反應(yīng)器的內(nèi)體積往往小于1毫升。此外，單個(gè)的微反應(yīng)器能被按順序固定以形成有效的微流體化工廠。微反應(yīng)器的小尺寸提供了高表面積-體積比，使其變得比傳統(tǒng)的分批處理反應(yīng)器能更有效地混合、更高溫、高質(zhì)量地傳遞更多，最終得到有著更高產(chǎn)量、更少雜質(zhì)的更優(yōu)型制品。這種特性在處理高放熱(如氫化、氧化、硝化)反應(yīng)和需要危險(xiǎn)或不穩(wěn)定的材料(如鹵素、一氧化碳)時(shí)很有用。此外，重要的工藝參數(shù)(如混合度、溫度、壓勵(lì)、流量、反應(yīng)停留時(shí)間)都在嚴(yán)格控制之下，并允許快速參量篩選和工藝優(yōu)化。得益于小體積和高可控性，微反應(yīng)器打開了發(fā)展那些在分批處理反應(yīng)器中很難甚至不可能發(fā)生的新化學(xué)反應(yīng)的(如閃光化學(xué)、高溫或高壓)大門。

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