[发明专利]一种连续流动制备系统及方法

说明书

本发明公开一种连续流动制备系统和方法，包括控制器以及依次连接的进样通道、反应器和出样通道；反应液由进样通道流入管式反应器，进而从出样通道流出产物；所述反应器为管式反应器，包括具有导电性的反应管和电源模块；电源模块包括电源输出端和控制端，电源输出端电连接反应管的两端；反应管上设有温度传感器，温度传感器检测反应器内温度信号并传输至控制器，控制器根据接收到的温度信号，通过电源模块的控制端控制电源模块的输出电压，以控制反应器内的反应温度。本发明可克服目前流动化学合成系统传热速率受限、不适合于大流量连续流动制备的缺陷，提高反应器的传热效率，以及流动合成的生产效率，并且可实现反应过程中多参数的可调。

技术领域

本发明涉及化学、材料、化工技术领域，特别是连续流动制备系统及方法。

背景技术

流动化学（Flow Chemistry）或称为连续流动化学（Continuous Flow Chemistry）是指通过泵输送物料并以连续流动模式在特定通道内进行的化学反应，实现连续流动合成（Continuous Flow Synthesis）。尽管流动化学在诸如石油化工行业的大宗化学品生产中是非常成熟的技术，但在药物等复杂化学品的合成中尚处于实验室研发阶段，也是相对较新的概念。由于流动合成在复杂化学反应尤其是药物中间体制备方面具有独特优势，因此得到了国际药企巨头的青睐，如Merck AG和Sigma-Aldrich等大公司在上个世纪末便开始了相关研究。随后，Johnson-Johnson、Siemens（US）和Pfizer（UK）等大公司最近也加入了相关研究领域。

不仅如此，随着纳米技术的发展，纳米材料的量产也日益受到重视。然而，目前大多数纳米材料都是建立在釜式（烧瓶）反应基础之上的，实验室单次合成的常规产量一般均在百毫克左右，难以实现纳米材料的产业化。正是如此，纳米材料的连续流动合成技术也越来越受到研究者的青睐。和小分子化学药物相比，纳米材料的流动化学合成则更为复杂，它不仅涉及合成目标物质的化学反应，还涉及至关重要的纳米材料成核及生长过程，而后者与反应过程中的传热传质过程密切相关，而这恰恰是纳米材料流动化学合成的难点。

近年来，国内外已出现多个品牌的商品化流动化学合成仪，包括Uniqsis、Syrris、Vapourtec、Chemtrix等。尽管各家产品在外观上差别较大，但其设计理念基本一致，均通过进样泵将反应物连续泵入反应管，再利用外部加热器加热反应管，使得反应物在反应管内反应，从而获得产物。虽然上述这些商品化的流动合成设备在实验室研究中具有广泛的应用，但它们并不适合于扩大生产。这其中最大的障碍是它们利用外部加热器对反应器进行加热，该加热方式的传热速率受到多种因素影响，包括加热器和反应管本身的材质、尺寸、外形、加热器和反应管之间的接触面积等等，传热速率及效率低，如果快速泵送反应物进入反应器，或者泵送流量大的时候，反应物可能还没加热到反应温度就已经从反应器中流出，无法实现大流量下的连续流动合成。在上述背景下，发展新型的连续流动制备装置及方法，克服现有设备的不足，对实现药物、纳米材料等流动生产具有非常重要的意义。

发明内容

本发明的目的是提出一种连续流动制备系统及方法，克服目前流动化学合成系统传热速率受限、不适合于大流量连续流动制备的缺陷，提高反应器的传热效率，以及流动合成的生产效率，并且可实现反应过程中多参数的可调。

本发明采取的技术方案为：一种连续流动制备系统，包括控制器以及依次连接的进样通道、反应器和出样通道；反应液由进样通道流入管式反应器，进而从出样通道流出产物；

所述反应器为管式反应器，包括具有导电性的反应管和电源模块；电源模块包括电源输出端和控制端，电源输出端电连接反应管的两端；反应管内设有温度传感器，温度传感器检测反应器内温度信号并传输至控制器，控制器根据接收到的温度信号，通过电源模块的控制端控制电源模块的输出电压，以控制反应器内的反应温度。