连续流技术在光氧化还原催化转化的最新进展

光氧化还原催化转化因其具备绿色、温和、可持续和原子经济性高等方面的优势,近年来被广泛应用于构建有机合成和药物分子骨架.光子被称为绿色“无痕”试剂,可以提供能量进而引发化学反应.光化学过程通常涉及分子分解、分子激发态的重排或发色团激发引起的电子转移(光氧化还原催化)等过程.20世纪80年代,太阳光能作为“绿色化学”的有力工具被用于构建新型分子骨架.随后,可见光被人们广泛应用于有机合成,且陆续有新的研究结果报道.然而,众多研究表明光氧化还原催化中仍然存在一些基本限制.近年来,连续流反应技术成为一种引人注目且功能强大的工具,该技术可以克服间歇反应器在反应过程中存在的局限.连续流反应技术的引入可以有效解决传统有机光化学合成中的许多问题,实现不同类型的光化学转化.本综述系统地分析了传统光化学釜式反应器存在的限制:第一,根据布格-朗伯-比尔定律,传统的光催化反应的透光率随着反应路径长度的增加衰减较为明显.因而在使用较大的间歇式光反应器进行规模化放大实验时,需要增加光照强度来克服光子衰减效应,但容易过度照射反应体系,进而引起反应体系受热不均造成反应效率下降和副产物增多等问题;第二,间歇式的光化学反应装置容易受混合效果的影响,进行非均相反应时往往反应效率不高.总结分析了连续流反应技术解决传统光反应中问题的成功关键在于连续流反应技术具有更好的混合能力、更优的传质传热效率以及更容易规模化放大的优势.基于光催化剂的类型包括传统金属催化剂、有机光催化剂以及非均相光催化剂,对近五年连续流技术在光氧化还原催化转化中的应用进行了分类及讨论.针对不同反应条件包括光催化剂、多相反应和多步骤等体系中连续流反应器的装置材料和光源和溶剂等方面内容,探讨了连续流反应技术在不同的光催化反应中的影响因素以及反应机理.本文还提出了目前微流场技术中仍需要解决的问题:(1)开发更高效的光催化剂;(2)反应过程中固体堵塞及后处理系统的问题;(3)实现大规模生产所需要的变革.在此基础上,对连续流技术在光氧化还原催化转化的研究前景进行了展望,如多步骤连续流以及连续流技术在生物和聚合物材料方面的应用.

间苯二酚还原制备1,3-环己二酮的连续流技术开发

针对间苯二酚釜式加氢反应中存在的安全隐患显著、返混严重等问题,研究了间苯二酚通过连续流反应技术催化加氢合成1,3-环己二酮。结果表明,金属催化剂的催化性能大小为Pd>Ru>Ni;以5%Pd/C粉末催化剂为例,将反应器从釜式反应器转移至固定床反应器明显抑制了过度还原副产物的生成,可实现反应选择性>99.9%;Pd负载的颗粒催化剂比起粉末催化剂展现出更好的稳定性,使用5%Pd/Al2O3颗粒催化剂在415min内可得到1,3-环己二酮的质量分数为63.2%的气体,并可通过水洗实现催化剂再生,连续加氢工艺操作简单、安全、高效。

芴基硼酸酯的连续流合成工艺研究

将科研成果“芴基硼酸酯的连续流合成工艺研究”转化为材料专业的本科综合性实验。实验根据间歇法合成硼酸酯的条件设计了连续流硼化反应的路线,通过控制变量法对停留时间、温度、溶剂等进行了条件优化,确定了连续流合成芴基硼酸酯的最佳工艺条件:溶剂为二甲亚砜、停留时间为58 s,浓度0.2 M、温度为150℃、n(2-溴-9-苯基芴醇)∶n(联硼酸频那醇酯)∶n(碱液)=1∶1.5∶3,产物9-苯基芴醇硼酸酯(FOHBin)的产率为87.4%。

连续流反应技术在药物分子合成中的应用研究

近几年来,因具有安全、高质、高效、过程控制强化等明显优点,连续流动催化技术得到了迅速发展,并在医药研发合成领域获得了巨大成功。然而,目前该技术在工业生产中的应用还停留在实验室研究阶段,存在着许多制约该技术工业化和推广的瓶颈问题。我们相信,在多个学科的共同努力下,这一技术将会取得突破性进展,对医药行业的变革将产生巨大的推动作用。

硝酸异辛酯在微通道连续流中的应用

硝酸异辛酯作为柴油添加剂可以提高柴油中十六烷值,改善柴油燃烧性能。为了改善硝酸异辛酯传统制备方法反应放热量大、危险系数高等缺点,目前,逐步采用微通道连续流技术制备硝酸异辛酯。微通道连续流技术具有传质、传热效率高、反应安全性高、物料配比精确、生产重现性良好、自动化程度高、零放大效应等优势。因此,本文对硝酸异辛酯、微通道连续流技术进行概述,并对硝酸异辛酯在微通道连续流技术的应用进行研究,以期为相关领域的研究提供一定的借鉴。

连续流重氮化反应技术研究进展

重氮化反应在染料、药物和精细化工等领域应用广泛,传统的釜式重氮化存在产品收率低、中间体不稳定、反应放出大量热等问题。连续流反应技术是一种将危险工艺安全化的途径,本文对连续流重氮化反应技术的应用进行概述。

β-内酰胺酶抑制剂关键中间体的微通道技术合成

为了优化二氮杂双环辛烷(DBO)类新型β-内酰胺酶抑制剂的关键中间体(2S,5R)-6-苄氧基-7-氧代-1,6-二氮杂双环[3.2.1]辛烷-2-羧酸(Ⅰ)的合成工艺,采用微通道技术,通过对反应溶剂、温度、停留时间和碱的优化,以加快反应速率,提高反应产率。结果表明:采用连续流微通道技术,以(2S,5R)-6-苄氧基-7-氧代-1,6-二氮杂双环[3.2.1]辛烷-2-羧酸苄酯(Ⅱ)为原料,在氢氧化锂的丙酮水溶液中,温度45℃,反应时间20 min,水解制备得到DBO类新型β-内酰胺酶抑制剂的关键中间体(Ⅰ),经氢谱、碳谱、高分辨质谱鉴定,产物与目标化合物一致,目标产物的收率可达95%。该微通道合成方法显著加快反应速率的同时提高了反应收率,对DBO类新型β-内酰胺酶抑制剂的工业化生产具有应用前景。

二芳基甲酮化合物的绿色合成方法研究进展

二芳基甲酮广泛应用于医药、功能分子、高等材料等领域,发展简便、温和、高效的二芳基甲酮合成方法成为当前的一个研究热点。本文从基于离子液体的Friedel-Crafts酰化、仲醇氧化、有机金属试剂酰化、钯催化的羰基化偶联、脱羧交叉偶联、过渡金属催化的加成等类型反应出发,简要综述了近5年来报道的绿色合成二芳基甲酮化合物的不同方法,并对二芳基甲酮绿色合成领域方向进行了简要的展望。