In−Ex管：适用于气体有机反应的新设计

在现代有机合成领域，很大一部分合成方法都涉及到气体。对于无毒和不易燃气体参与的反应，比如说CO₂，操作相对简单，安全要求也相对较低。然而，对于CO、SO₂和H₂等气体反应，合成操作过程中需要特别注意。比如说，CO具有高毒性，使用过程以及尾气处理都要很注意。因而，化学家开发出许多CO替代物和CO即时生成反应体系，包括原位（in situ）和非原位（ex situ）生成体系。原位生成体系在成本和产生废物的方面存在缺陷，而非原位体系则存在着漏气和烧瓶的清洁与维护等问题。

来自德国莱布尼茨催化研究所（Leibniz-Institut für Katalyse）的Xiao-FengWu课题组在过去几年致力于CO化学的研究。他们工作的一部分重点在于开发羰基化过程中的CO替代试剂。最近，他们尝试使用甲酸及其衍生物，作为羰基化交叉偶联反应的CO源。使用酸酐或者DCC作为引发剂，甲酸可以被激发，释放出一分子CO。使用酸酐作为引发剂的时候，生成一分子CO的的同时会产生两当量酸副产物，因此反应体系中需要加入碱来中和酸；而使用DCC作为引发剂时，将生成1,3-二环己基脲副产物，导致目标产物纯度下降（图1）。以上这些问题都需要找到解决办法。

图1. 甲酸作为CO源的反应

来源：Org. Process Res. Dev.

鉴于甲酸具有无毒、易储存、便宜、副产物易分离等优势，作者倾向于使用甲酸作为CO源，并期望通过设计新反应器来解决副产物移除的问题。新反应器中需要含有一个独立的CO生成管，同时还有一个反应发生管，即两根反应管处于同一个环境中。考虑到以上需求，作者绘制了新反应器的图纸：中间有洞口的小管作为非原位（ex situ）CO生成反应管，生成的CO直接进入下方的反应管，参与羰基化反应（图2）。作者给新反应器取名为“in-ex管”。使用in-ex管时，副产物被排除在反应管之外，成功避免了产物分离难题和额外的浪费情况。