LED光源的持續(xù)發(fā)展，促進了光化學在有機合成中的應(yīng)用，但想實現(xiàn)＞100 kg規(guī)模的光化學合成仍然存在一定困難，主要是因為傳統(tǒng)釜內(nèi)光的穿透性較差。連續(xù)流能夠通過平推流或連續(xù)攪拌使得反應(yīng)液能夠更加接近高強度的光源，有效克服了傳統(tǒng)反應(yīng)釜的缺陷。

近期，凱萊英的研究人員使用順丁烯二酸酐（1）和乙烯進行[2 + 2]光化學環(huán)加成反應(yīng)（圖1），并對該工藝進行了優(yōu)化放大，獲得了很好的量產(chǎn)化結(jié)果。

首先研究人員對反應(yīng)條件進行了優(yōu)化，使用365 nm波長LED燈作為光源使用苯甲酮作為光敏劑，對反應(yīng)溶劑進行了篩選（圖2），由圖中可以看出，結(jié)合轉(zhuǎn)化率和選擇性，丙酮是該反應(yīng)的*優(yōu)溶劑。

然后對光敏劑用量進行了篩選（表1），為了平衡反應(yīng)轉(zhuǎn)化率和后處理重結(jié)晶效率，終選擇10 %摩爾當量的光敏劑用量。

接著，研究人員對反應(yīng)所用的管線內(nèi)徑、混合方式、LED光源功率等設(shè)備參數(shù)進行了研究（表2）。

后為了達到500 g/天產(chǎn)能的要求，研究人員自主搭建了一套光化學反應(yīng)裝置（圖3）。結(jié)合之前的實驗數(shù)據(jù)設(shè)定了驗證性運行的具體實驗條件（表3）。該系統(tǒng)連續(xù)運行了51 h，間隔4 h取樣進行轉(zhuǎn)化率和收率的檢測以驗證工藝的穩(wěn)定性，分離收率達到91 %，產(chǎn)能達到646 g/天（圖4）。

三、擴展實驗    

為了達到5 kg/天的目標產(chǎn)能，研究人員對現(xiàn)有裝置進行了改造，并在設(shè)計過程中進行過程安全分析的考慮，通過引入PLC系統(tǒng)、加裝氣體報警傳感器、加入壓力傳感器等措施對反應(yīng)裝置進行改進，以確保生產(chǎn)過程中的安全措施（圖5）。

1. 生產(chǎn)裝置由三個獨立模塊組成 （20.76 L持液體積，10 mm外徑)，光源由6個3 kw 的365 nm 波長LED面板組成（圖6）。

2. 研究人員使用上述裝置進行工程運行以驗證工藝，并對反應(yīng)停留時間的邊界條件進行了探索（圖7），由圖中可以看出，當反應(yīng)停留時間小于2h時，原料剩余會大于5%，因此反應(yīng)停留時間需控制在2h以上。

隨后研究人員又使用該裝置進行了45 h的不間斷的示范性運行（表4）。后，研究人員使用該裝置連續(xù)不間斷運行了1周，經(jīng)過優(yōu)化，反應(yīng)停留時間由原來的2 h降低至1.9 h（圖8），間隔6 h取樣，確保原料剩余小于5 %，經(jīng)過1周的穩(wěn)定運行，獲得了51.8 kg的化合物2，超過了5 kg/天的生產(chǎn)目標，經(jīng)過多批次生產(chǎn)共獲得大于250 kg的化合物2。

四、實驗總結(jié)

作者通過對反應(yīng)條件的篩選、實驗參數(shù)調(diào)整及生產(chǎn)前詳盡的過程安全評估，完成了順丁烯二酸酐和乙烯的[2 + 2]光化學連續(xù)流環(huán)加成反應(yīng)的放大生產(chǎn)，并實現(xiàn)了大于5 kg/天的生產(chǎn)目標。為后繼開發(fā)者提供了思路和參考

連續(xù)流動化學為大家拓寬了光化學合成反應(yīng)的領(lǐng)域，幫助大家跳出釜式反應(yīng)的限制。光化學反應(yīng)的工業(yè)化，進步空間還很大，相信更多的研究案例會出來。

此外：從文中可以看出，小試和放大的工藝條件并不相同，也就意味著使用自制的反應(yīng)器可能存在著放大效應(yīng)；

光化學反應(yīng)液濃度較稀，自制反應(yīng)器會受到產(chǎn)能的限制；

康寧反應(yīng)器無放大效應(yīng)，從實驗室小試到工業(yè)化生產(chǎn)可以省去中間參數(shù)重新優(yōu)化以及設(shè)備更改的時間和工作量，大大提高效率和質(zhì)量。

康寧G3光化學反應(yīng)器年通量可達1000噸，滿足客戶不同級別的產(chǎn)能需求。

參考文獻：Org. Process Res. Dev. 2020, 24, 10, 2139–2146

DOI: 10.1021/acs.oprd.0c00185

康寧高通量微通道光化學反應(yīng)器（Advanced-Flow® Photo Reactor ），擁有透光率高、耐高溫、耐高壓、光強度大、光源純凈，控溫*準、無放大效應(yīng)等特點，在光化學反應(yīng)中有*的技術(shù)優(yōu)勢和廣泛的應(yīng)用前景。

此外，康寧光化學反應(yīng)器可以與在線NMR結(jié)合，對反應(yīng)工藝參數(shù)進行快速篩選，有效地提升新分子的探索和工藝優(yōu)化的過程。

康寧擁有從實驗室研發(fā)到千噸級工業(yè)化生產(chǎn)的系列光化學反應(yīng)器，六種波長可供選擇，穩(wěn)定的光源確保生產(chǎn)的穩(wěn)定性，高效的液體冷卻延長LED光源的使用壽命。