N-溴代琥珀酰亚胺连续流光溴化

传统上，批处理过程使用汞灯或氙灯的光化学，这些灯效率非常低，消耗大量能量，并且可能宽波长照射导致发生不希望的副反应。根据比尔-朗伯定律，批处理过程还受到光收集效率低下的影响，该定律指出，光的透射率随着通过容器的路径长度而降低，从而导致反应转化率降低。

芳基溴化物（Aryl bromides）在精细化学品的合成中具有非常广泛和广泛的用途。 它们在交叉偶联和卤素置换反应中用作中间体。此外，它们还用于合成抗菌剂、抗真菌剂和抗病毒剂。

Wohl-Ziegler 溴化是 1919 年首次报道的使用 N-溴代琥珀酰亚胺 N-bromosuccinimide(NBS) 直接引入溴的通用方法。该试剂已被广泛用作溴化剂，因为它比分子溴使用起来危险性小得多、稳定且实用。

Wohl-Ziegler 溴化的另一个限制是使用 CCl 4作为溶剂。根据蒙特利尔议定书，该溶剂已被禁止用于工业规模，并且由于NBS的高溶解度和稳定性以及没有明显的放热，乙腈已被广泛用作该反应的首选溶剂。

选择富电子芳烃的溴化作为模型来演示利用流动化学在中尺度上放大光化学过程，而无需使用贫电子系统所需的苛刻反应条件。

表 1 反应条件的优化

对乙腈中反应条件的初步筛选发现，最佳停留时间被发现为10分钟(条目4)，因为转换稳定在93%。

与 405 nm 的相同条件相比，通过切换到 365 或 470 nm LED（条目5和6）来改变波长会降低转换率。该结果与预期一致，即 405 nm 将是最有效的波长，因为 NBS 的λ max约为 400 nm。进料中NBS 量的增加（1.5 equiv.，条目 7）表明，过量的溴源导致二溴化增加，选择性降低到 92%。

然后将溶剂切换为丙酮（条目 8-11），这会减缓反应动力学，可能是由于 NBS 在丙酮中的溶解度稍低；然而，选择性略微提高至99%。

作者在高效的制备级玻璃板反应器中展示了一种简单的连续流光溴化反应。使用NBS 作为溴源可以避免处理许多其他直接溴化中使用的高度危险的溴物种；乙腈和丙酮被证明是该系统的有用溶剂，可避免在连续流动反应器内形成沉淀物。使用膜分离器，可以将光溴化反应器与在线液-液萃取结合在一个集成的多阶段操作中，步骤之间的手动操作最少。然而，这里使用的三元溶剂系统需要至少三个膜分离单元才能实现产品的最佳回收。使用二元甲苯/水系统的生产效率更高，但在没有可以在分离前去除乙腈的有效溶剂交换系统的情况下，多膜分离器系列对于完全连续流动系统是必要的。

虽然对于大多数分批反应来说，光引发不是生产规模的选择，而且通常需要选择热引发路线，但我们相信流动光化学将为化学制造行业提供将光作为替代方案的选择。

全文链接:

https://doi.org/10.1071/CH20372

Evaluation of a Continuous-Flow Photo-Bromination Using N-Bromosuccinimide for Use in Chemical Manufacture

关键词：连续流动化学，光化学，光溴化，微反应器，在线分离，光活化。