SSI恒流泵在三苯甲醇连续流合成实验中的应用

三苯甲醇制备是国内高校化学类专业必做的综合有机实验，可帮助学生掌握格氏试剂合成、亲核加成、无水无氧操作、重结晶提纯等多项核心实验技能，实现有机理论与实操训练相结合大学化学。但传统间歇烧瓶模式的实验存在诸多短板：体系中水、氧气、二氧化碳会消耗格氏试剂生成苯、苯酚、苯甲酸；溴苯滴加速率控制不当，会发生偶联生成联苯副产物；整套玻璃仪器多，双排管惰性气体置换操作门槛高；注射器转移试剂存在喷溅风险，四氢呋喃挥发造成实验室溶剂污染；过量镁屑淬灭过程释放氢气，存在燃爆隐患大学化学。

连续流动化学依靠精密输液设备将反应物泵入反应器，精准控制物料配比与停留时间，能够降低副反应，密闭管路减少溶剂挥发，已经逐步应用于有机教学实验。SSI 高压恒流泵作为实验室成熟精密流体输送设备，流量输出稳定、脉动小，适配四氢呋喃等有机溶剂输送，耐压满足固定床连续流体系的工况，本文选用 SSI 恒流泵替代传统国产柱塞泵构建连续流平台，开展三苯甲醇的合成教学实验研究。

实验目的

(1) 理解格氏试剂合成过程主要副反应产生机理；

(2) 掌握 SSI 恒流泵的基本操作，理解连续流化学的工作原理与技术优势；

(3) 学会连续流工艺条件筛选思路，综合运用有机化学理论完成产物制备、分离提纯与表征。

实验原理

整套连续流装置由两台 SSI 恒流泵、两级填充镁屑的固定床反应器、T 型三通混合组件、反应盘管组成。实验前用无水四氢呋喃冲洗整套管路，依靠液体置换排净管路内部水、氧气、二氧化碳杂质。

溴苯‑四氢呋喃溶液由 SSI 恒流泵 A 输送，依次流经两级装填活化镁屑的直立固定床反应器，镁屑与溴苯持续发生反应生成苯基溴化镁格氏试剂；连续流模式下生成的格氏试剂被流体快速带走，不会和上游溴苯原料长时间接触，显著抑制联苯偶联副反应。生成的苯基溴化镁在 T‑型三通位置，与 SSI 恒流泵 B 输送的苯甲酸乙酯‑四氢呋喃溶液混合，进入反应盘管发生亲核加成得到三苯基甲氧基溴化镁；收集流出液后使用饱和氯化铵水溶液淬灭，水解得到目标产物三苯甲醇。

实验结束，两台 SSI 恒流泵切换至无水四氢呋喃冲洗管路，再通入氮气吹扫溶剂，反应器内残留镁屑密封保存，无需淬灭即可下次继续使用。

实验仪器与试剂

1、仪器

SSI Series II 高压恒流泵 2 台；超级恒温水浴；固定床微反应器；三用紫外分析仪；气相色谱仪；真空干燥箱。管路选用 1/16 英寸聚四氟乙烯耐压管路，配套 T 型三通接头。

 SSI 恒流泵关键工况：流速区间 0.01‑10 mL・min⁻¹，最大耐压 40 MPa，流量精度 RSD≤0.2%，内置脉冲阻尼器降低输液脉动，湿路材质 316 不锈钢兼容四氢呋喃有机溶剂，具备过压自动保护功能。

2、 试剂

镁屑 (99.5%)；无水四氢呋喃 (99.5%)；溴苯 (99.5%)；苯甲酸乙酯 (98%)；氯化铵；无水硫酸钠；4A 分子筛；0.5 mol・L⁻¹ 稀盐酸；95% 乙醇。

实验步骤

1、镁屑活化与反应溶液配制

称取 50 g 镁屑置于通风橱烧杯中，加入 100 mL 0.5 mol・L⁻¹ 稀盐酸搅拌 30 s 活化表面，过滤除去酸液，去离子水洗涤 3 次 (每次 50 mL)，95% 乙醇洗涤 2 次 (每次 50 mL)，60 ℃真空干燥 2 h，隔绝空气保存备用。

配制1.5 mol・L⁻¹ 溴苯‑四氢呋喃溶液：称取溴苯 117.75 g，用无水四氢呋喃定容至 500 mL，加入 10 g 4A 分子筛除水密封避光保存。

配制0.75 mol・L⁻¹ 苯甲酸乙酯‑四氢呋喃溶液，同样加入 4A 分子筛避光密封保存。

2、连续流装置搭建与三苯甲醇制备

按照原理图连接设备：SSI 恒流泵 A 输出端接聚四氟乙烯管路，串联固定床反应器 1、固定床反应器 2；固定床反应器出料端和 SSI 恒流泵 B 输出管路接入 T‑型三通，三通出口接反应盘管。固定床反应器夹套外接超级恒温水浴。两台 SSI 恒流泵进液端浸入无水四氢呋喃。

开启 SSI 恒流泵 A，设置流速 1 mL・min⁻¹，测定格氏试剂流路死体积 26 mL；同样操作测定苯甲酸乙酯流路死体积 7 mL。将两台泵流速短暂提升至 10 mL・min⁻¹，检查全部接头无漏液，流速调回 1 mL・min⁻¹，关闭泵。

将泵 A 进液切换为溴苯‑四氢呋喃溶液；泵 B 进液切换为苯甲酸乙酯‑四氢呋喃溶液。启动泵 B，1 mL・min⁻¹ 运行 7 min，让苯甲酸乙酯溶液充满至 T 型三通，停止泵 B。

开启超级恒温水浴，加热至 60 ℃，对两级固定床循环控温；启动 SSI 恒流泵 A，流速设置 1 mL・min⁻¹；26 min 后苯基溴化镁到达三通混合节点，立刻启动 SSI 恒流泵 B，锥形瓶收集盘管出口反应液，持续接收 30 min。

样品后处理：冰水浴条件下，收集液滴加 10 mL 饱和氯化铵淬灭，分液，有机相饱和食盐水洗涤，无水硫酸钠干燥，旋蒸浓缩得到粗固体。加入 24 mL 30%(V/V) 乙醇‑水混合溶剂加热回流 30 min，水浴冷却至室温，冰水浴冷却 10 min，抽滤，60 ℃真空干燥 30 min，得到白色颗粒固体 4.23 g，计算产率 72%，熔点测定 163.1‑163.9 ℃。

实验收尾：两台 SSI 恒流泵重新接入无水四氢呋喃，以 1 mL・min⁻¹ 冲洗整套管路 30 min，关闭泵，管路接入氮气吹扫除去反应器内残留溶剂；固定床反应器密封保存，内部镁屑可重复使用。