研究背景：據國際能源署的預測，全球氫能市場規模到2030年將達到3000億美元，離子交換膜單體市場也將突破50億美元。乙烯基芳烴單體（如苯乙烯、噻吩和呋喃）因其卓化學穩定性，成為提升膜性能的重要材料。但其傳統合成方法由于成本高昂、放大困難及安全風險，限制了其應用推廣。針對這一問題，英國薩里大學化學與化學工程學院Burrell、Varcoe與Whelligan團隊提出了一種基于連續流動化學的創新合成路徑，該方法通過流動化學技術實現了乙烯基芳烴單體安全便捷的放大生產，并通過快速反應優化顯著提高了產率和效率。 研究過程與思路
1.傳統方法
作為陰離子交換膜共聚物的潛在改性單體，2-乙烯基噻吩需求量不斷增加。作者對2-乙烯基噻吩的連續流合成進行了深入研究。01傳統方法Wittig反應：團隊首先嘗試流動Wittig反應（圖1）。盡管優化多種條件（溫度、時間、Diglyme量、堿量），GCMS分析顯示產物2-乙烯基噻吩與原料醛的峰面積比最高僅57%，無法突破50%轉化率瓶頸，且預混溶液穩定性差。
Peterson烯化：替代路線Peterson烯化，雖在批次文獻中報道較高收率（71-87%），但涉及高活性格氏試劑制備與操作，放大時存在安全與傳質/混合效率風險。
2.連續流工藝設計
研究團隊采用連續流Peterson烯化路線，重點突破在于實現Grignard試劑的安全、高效原位生成及反應（圖2），并通過精確的條件控制和在線淬滅，優化了反應效率與穩定性。
模塊1：連續流格氏試劑生成器
裝置：采用玻璃柱反應器，填充鎂屑，配備不銹鋼濾網替換PTFE濾芯防止堵塞。借鑒Hoz/Alcazar方法并優化實現鎂活化，使用流動反應器樣品環精確泵入活化液。此連續流活化解決了批次活化沉淀多、重復性差的問題，且閥切換杜絕空氣/水分進入以確保活化效率。
模塊2：連續流加成與烯化反應生成的Grignard試劑流(5)與醛溶液通過T型接頭混合，進入40°C管式反應器，形成氧鎂中間體(6)，完成加成。
該工藝實現了消除與淬滅一體化，即反應產物與在線加入的2M H?SO?水溶液混合。酸可以同時實現三重功能：1)淬滅氧鎂；2)酸催化β-消除生成目標烯烴；3)溶解鎂鹽。
實驗通過流動化學技術，優化了格氏試劑生成及維蒂反應與Peterson烯化的連續操作流程。精確的流速、停留時間和反應條件控制，以及系統化的產物純化流程，確保了高效、安全的目標產物合成。
團隊成功開發了連續流Peterson烯化平臺，實現了關鍵單體高效、安全、可放大的合成：
高效合成核心單體：在37克規模上，以93%收率獲得目標產物2-乙烯基噻吩(3)。該收率顯著優于文獻報道的批次Peterson烯化方法（71%,87%,60%）。
放大性與安全性：連續流運行時間達68小時，證明了工藝的穩健性。格氏試劑在密閉系統中原位生成和使用，極大降低了高活性試劑操作的風險。
3.底物拓展性驗證
成功應用于非極性/弱極性芳烴：2-乙烯基呋喃(12,43%收率含雜質)、4-乙烯基苯甲酸甲酯(14,78%收率)。
值得注意的是，酯基(14)在40°C下10分鐘內耐受過量Grignard試劑(1.25當量)。
總結與展望
作者研究團隊開發了一種基于連續流動化學的Peterson烯化反應路線，為高效合成非極性初級乙烯基芳烴單體（如噻吩、呋喃和取代苯）提供了可放大的解決方案。通過優化反應條件和創新性設計，該方法克服了傳統批量合成的局限性，展現了以下顯著成果：連續流動化學平臺具備高安全性和易于放大的特點，為高價值乙烯基芳烴單體的工業化生產提供了切實可行的解決方案。通過以經濟型醛類前體替代昂貴的乙烯基芳烴，顯著降低了生產成本，同時推動了材料應用（如電解槽離子交換膜）的開發。
參考文獻：ACS Omega 2025,10,17887−17897
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