含有-CF2O-（二氟甲氧橋）基團(tuán)的化合物因能獲得較低的驅(qū)動電壓和快速響應(yīng)時(shí)間，使其成為現(xiàn)代顯示尤其是液晶顯示領(lǐng)域非常適合的光電材料。而含有1-溴-1,1-二氟甲基（-CBrF2）的化合物是制備這類光電材料重要的中間體，尤其是4-（溴二氟甲基）-4´-環(huán)戊基-3,5-二氟-聯(lián)苯，目前市場上一年有超過10噸的需求。

制備這類中間體的方法很多，但是工業(yè)上應(yīng)用多的是通過鄰位鋰化和溴二氟甲基化反應(yīng)向目標(biāo)分子中引入1-溴-1,1-二氟甲基（-CBrF2）（如圖1 所示），而且這類反應(yīng)在醫(yī)藥，農(nóng)藥等領(lǐng)域也有很廣泛的應(yīng)用。

圖1. 鄰位鋰化與溴二氟甲基化反應(yīng)

傳統(tǒng)工藝：

圖2. 傳統(tǒng)三口燒瓶中的反應(yīng)

將100ml原料的THF溶液（1mol/L）置于三口瓶中，-70℃下滴加46.8ml 正丁基鋰溶液（2.5 mol/L），滴加完畢后劇烈攪拌反應(yīng)60分鐘，然后-70℃下滴加78ml 二溴二氟甲烷（CF2Br2 ）的THF溶液（2.25mol/L），繼續(xù)反應(yīng)10 ~20分鐘。zui終的產(chǎn)品收率為70.1%。

在傳統(tǒng)間歇釜工藝中，需要很低的溫度（-70℃）來阻止反應(yīng)局部過快和過熱，同時(shí)反應(yīng)時(shí)間較長。溫度低，使得反應(yīng)速率減緩而且需要更多的能耗來冷卻反應(yīng)。時(shí)間長，意味著效率低同時(shí)增加了n-BuLi和溴二氟甲基化的不安全性。因此通過精zhun控制反應(yīng)溫度來加速反應(yīng)過程是非常必要的。

微反應(yīng)器技術(shù)：

清華大學(xué)的駱廣生教授等人應(yīng)用一種由膜分散微混合器與微管道反應(yīng)器組成的微反應(yīng)系統(tǒng)很好的實(shí)現(xiàn)了該中間體的連續(xù)化合成。

這種微反應(yīng)器主要是通過將其中一個(gè)流動相（物料A）剪切成很小的液滴后分散到另一個(gè)流動相中（物料B），從而加強(qiáng)傳質(zhì)以及確保物料的均勻分布。被剪切成的液滴的大小由膜的孔徑大小決定。具體的實(shí)驗(yàn)裝置如圖2所示。
 

圖2. 微反應(yīng)體系的實(shí)驗(yàn)裝置(R1、R2、R3和F分別代表4′-環(huán)戊基-3,5-二氟聯(lián)苯、正丁基鋰、二溴二氟甲烷和4-(溴-二氟甲基)-4′-環(huán)戊基-3,5-二氟聯(lián)苯)    
 

R1與R2先通過計(jì)量泵分別進(jìn)入預(yù)冷單元，之后進(jìn)入膜分散器進(jìn)行充分的混合，zui后通過一段不銹鋼管道完成反應(yīng)。步驟1（鄰位鋰化）的出料液直接與第三股物料R3在第二個(gè)膜分散器和不銹鋼管道中進(jìn)行；步驟2進(jìn)行（溴二氟甲基化）的混合與反應(yīng)。

接著作者對反應(yīng)進(jìn)行了探索，主要考察了反應(yīng)物的流速，反應(yīng)物濃度，反應(yīng)物濃度比，反應(yīng)溫度，反應(yīng)停留時(shí)間對反應(yīng)的影響以及相關(guān)的機(jī)理探究。

通過優(yōu)化確認(rèn)*條件為：原料4-（溴二氟甲基）-4´-環(huán)戊基-3,5-二氟-聯(lián)苯（1mol/L）流速為10ml/min，n-BuLi （ 2.5 mol/L ）流速為：4.68ml/min，CF2Br2 (2.25 mol/L）流速為7.8ml/min。-20℃時(shí)步驟1 只要15秒即完成反應(yīng)，步驟2在-50℃時(shí)，150秒完成反應(yīng)。整個(gè)反應(yīng)在3分鐘內(nèi)完成，獲得了80.1%的收率。

實(shí)驗(yàn)小結(jié)

通過對比發(fā)現(xiàn)，對于鄰位鋰化與溴二氟甲基化反應(yīng)，微反應(yīng)器由于在混合，傳熱傳質(zhì)方面的優(yōu)勢大大縮短了反應(yīng)時(shí)間，提高了反應(yīng)收率。

同時(shí)作者認(rèn)為, 微反應(yīng)器以其的傳熱和傳質(zhì)效率，在液晶材料的連續(xù)生產(chǎn)中優(yōu)勢。

參考文獻(xiàn)：Ind. Eng. Chem. Res., 2018, 57(36), pp 12113-12121.

康寧反應(yīng)器技術(shù)

康寧反應(yīng)器技術(shù)提供從研發(fā)到生產(chǎn)系列反應(yīng)器，并具有工業(yè)化經(jīng)驗(yàn)和完善售后服務(wù)。

康寧先進(jìn)的工業(yè)化設(shè)備，顛覆傳統(tǒng)化工形象。