实验背景
吡啶类化合物的还原产物是重要的医药中间体，广泛用于制备局部麻醉剂、镇痛剂、杀菌剂等，也是重要的化工原料。 目前哌啶衍生物还原产物的制备主要通过催化加氢实现。
吡啶类化合物的催化加氢过程通常在反应器中进行。 与烯烃、醛等化合物相比，它们的加氢反应困难得多，反应选择性差，且容易生成副产物。 与其他含氮杂环化合物一样，吡啶加氢产物哌啶与金属催化剂有很强的配位作用，使产物难以快速解吸，导致金属催化剂中毒并迅速失活。 芳环加氢主要分为均相催化加氢和非均相催化加氢。 高活性的均相催化剂很少见，而且这些均相催化剂不是很稳定并且难以从反应产物中分离。 易于回收。 目前常用的催化剂是雷尼镍催化剂。 虽然价格相对便宜，但安全性较差，对反应条件要求严格。 需要在高温高压下进行反应。
H-FLOW全自动加氢反应器是基于流动化学加氢技术和微反应器技术开发设计的，可以完美解决常规工艺遇到的问题。 其传质系数是传统反应器的数百倍，大大缩短了反应时间，提高了反应效率。 催化剂可装填于反应塔内，原料流过催化剂后反应完成。 相对温和的反应条件延长了催化剂的使用寿命，减少了催化剂的更换，使操作更容易，过程更安全。 H-FLOW是一款让吡啶类化合物的还原反应过程更加绿色、高效、安全的新型设备。
H-FLOW全自动加氢反应器
实验案例
反应案例1-吡啶类化合物连续加氢反应
吡啶类化合物的加氢反应通常采用间歇反应方法。 由于吡啶环的芳香特性，这些化合物往往需要较高的H2压力，同时还需要提高温度和延长反应时间。 研究人员以2-吡啶甲酸加氢生产2-哌啶甲酸为例，将间歇式反应条件与微反应器中连续加氢的反应条件进行了比较。
在间歇反应中，研究人员使用乙醇作为溶剂，H2压力25巴，并在125℃下连续搅拌1小时以完成转化。 有时甚至需要微波来辅助反应。 由于微反应器传质效率高，反应时间大大缩短，反应条件变得更加温和。 如图（a）所示，研究人员选择水为溶剂，Pd/C为催化剂，反应物浓度为0.1 M，液体流速为0.5 mL/min，氢气压力为1 bar，反应反应温度80℃，收率97%。 ，与间歇反应法相比，是一种更高效、更安全的方法。
图(a) 吡啶-2-甲酸在微反应器中的连续加氢反应
微反应器内发生的反应也是多种多样的。 如表（1）所示，研究人员利用微反应器对一系列吡啶化合物进行连续加氢反应。 他们选择乙酸作为溶剂，因为质子化不仅能促进吡啶的加氢反应，还能抑制产物对催化剂的中毒。 原料浓度为0.05 M，液体流速为0.5 mL/min，H2压力为30-90 bar，反应温度为60-80℃，不同金属催化剂如Pd、Pt、Rh尝试过。 研究人员发现，在微反应器中选择合适的反应条件后，它们的转化率均在99%以上。 与间歇反应方法相比，可以实现反应条件的快速筛选，操作简单，大大降低了时间成本。 无需强反应条件即可获得较高的转化率，表明采用微反应进行反应本质上是安全的。
表（1）吡啶类化合物在微反应器中的连续加氢反应
反应案例2——常用中间体4-苯基哌啶的连续加氢反应
4-苯基吡啶(4PhPy)及其衍生物是重要的有机合成中间体。 如图(b)所示，4-苯基吡啶加氢会产生两种主要产物，即4-苯基哌啶()和4-环己基吡啶(4CyPy)，它们进一步加氢形成4-环己基哌啶()。 由于该反应难以发生且反应产物较多，因此必须选择合适的反应方法并准确控制反应路径的选择。
图(b) 4-苯基吡啶催化加氢反应路径
研究人员将间歇反应方法与微反应器中的反应进行了比较。 如表(2)所示，反应器中第一筛，采用乙酸乙酯为溶剂，原料浓度0.5M，反应温度80℃，H2压力30bar，催化剂5wt ％Rh、Pd、Ru。 Pt 这些不同的金属。 从表中可以看出，它们都需要很长的反应时间，甚至几十个小时。 他们的转化率很低，没有超过50%。 目标产物4-苯基哌啶的选择性良好，但仍有10%以上的其他副产物。
表(2) 4-苯基吡啶在反应器中的加氢反应
为了使4-苯基吡啶的氢化过程顺利进行，研究人员选择在微反应器中进行反应。 他们使用乙酸乙酯作为溶剂，原料浓度为0.1M，液体流速为0.5mL/min，反应温度为110℃，H2压力为30bar，气体流速为26mL/min ，并使用10 wt% Pd/C作为反应催化剂。 最终4-苯基吡啶的转化率达到92%，4-苯基哌啶的选择性达到93%。
在微反应器中进行的反应具有很高的传质效率。 系统从入口到出口整个过程不超过10分钟，大大缩短了反应时间。 如图（c）所示，研究人员进行了长时间不间断的响应。 连续运行120 min后，前60 min 4-苯基吡啶转化率下降7%，随后时间转化率基本保持不变，目标产物选择性由93%小幅提高至95 %。 由于微反应器采用活塞流反应方式，产物可以快速从催化剂中解吸分离，减少了吡啶和芳香族化合物对催化剂的中毒作用。
图(c) 4-苯基吡啶在微反应器中氢化反应120分钟。
实验总结
H-FLOW全自动加氢反应器是一种更加智能、便捷的微反应器系统，可以使加氢反应更加安全、稳定。 H-FLOW适用于各种吡啶化合物的连续加氢反应。 我们将催化剂固定在反应塔内，可以快速筛选条件。 产品能快速解吸，避免了对催化剂的中毒作用，降低了催化剂的成本。 更换和分离操作。 它具有很高的传质效率。 与间歇式反应器相比，其反应条件更加温和，反应时间大大缩短，操作更加简单、安全。 是实现吡啶类化合物还原反应过程更加绿色、高效、安全的新型设备。