脂化反应

【名家案例】一步到位——醛的直接氧化酯化反应康宁反应器技术 2023-05-25 16:43 发表于上海研究背景将醛直接氧化酯化是有机合成的研究热点，但醛直接氧化酯化却常有以下问题：“贵”：氧化醛酯化的典型方法依赖于在不同氧化剂，如H2O2、叔丁基过氧化氢（TBHP）或O2存在下的各种过渡金属催化剂，这种方法通常需要将昂贵的配体与特殊催化剂相结合；“危”：过氧化反应生产的过氧化物都含有过氧基（-O-O-），属含能物质。过氧化反应体系危险度已达到了四级或五级，而采用降低过氧化剂累积度的措施降低危险度很难保证不发生操作失误。欧洲著名连续流专家，奥地利Graz大学C.Oliver Kappe教授开发了一种过硫酸原位生成并在线消耗，直接实现醛的氧化酯化连续流合成的工艺，大大降低了安全隐患。该工艺可扩展到多种脂肪族和芳香族醛的转化，并通过多克级合成验证了其制备能力。研究过程01 过硫酸的生成Oliver教授将H2O2与硫酸混合生成过硫酸。考虑到过硫酸的不稳定性和爆炸性分解的倾向，作者通过连续流反应器，实现过硫酸的原位生成与在线消耗，提高过硫酸的实用性，并将安全风险降至最低。在连续流工艺开发之前，为了表征过硫酸的形成和分解，评估反应过程中潜在的安全隐患，作者使用反应量热仪探究了H2SO4-H2O2反应体系的热行为。图1. 热量滴定试验研究发现过硫酸的形成需要高于70°C (图 1)，过硫酸在生成后直接发生降解，反应焓(-271.5±10.1 KJ.mol-1)包括过硫酸的生成和分解。02 氧化醛酯化反应装置搭建：在获得了足够的过硫酸形成与分解的数据后，作者搭建了连续流的反应装置：在甲醇存在下形成过硫酸并随后进行氧化醛酯化反应。图2. 直接氧化酯化的连续流动示意图实验中肉桂醛作为底物溶解在MeOH中，将H2SO4的MeOH溶液与H2O2溶液进行连续混合，分别泵入反应器。经反应器流出的反应液又通过加热且带有背压的反应线圈，最后反应液被导入含有饱和NaHCO3水溶液以及MnO2混合物的烧瓶中，进行反应的在线淬灭。反应优化：作者对反应进行了优化，结果如下。表1. 肉桂醛直接氧化酯化反应的优化在反应温度为100℃，H2SO4和H2O2都只有2eq. 时，转化率可以达到100%，仅检测到少量的副产物氢肉桂酸(2) (table1，entry2)；相对于H2O2，使用过量的H2SO4更加有利于反应。推测其原因是更加利于缩二甲酯的形成(table1, entry6, entry7)；当H2SO4为2.4eq.，反应器温度达到120°C时，可以实现定量转化和97%的选择性(table 1, entry9 VS entry10)。反应机理研究：通过对反应的研究，作者给出了可能的硫酸醛类氧化酯化反应的反应机理。图3. 可能的反应机理03 过硫酸氧化酯化反应拓展作者进一步研究了多种脂肪醛以及取代芳醛作为底物的反应体系，验证过硫酸氧化酯化反应的实用性。向下滑动查看完整表格表2. 取代芳醛作为底物的拓展研究研究表明，该方法不管是对脂肪醛还是对芳香醛都有着广泛的实用性。04 可持续性和对环境影响的研究为了评估过程的可持续性和对环境的影响，作者研究了著名药物帕罗西汀合成中的关键中间体。帕罗西汀是一种选择性血清素再摄取抑制剂，广泛用于治疗抑郁症和惊恐障碍。图4. 帕罗西汀的合成对γ-硝基醛（5）氧化酯化制γ-硝基酯（6），作者利用连续过硫酸氧化酯化得到的数据和基于N-溴代琥珀酰亚胺（NBS）的氧化的文献数据，进行了分析E因子、过程质量强度（PMI）、反应质量效率（RME）、原子经济性（AE）和最优效率（OE）的比较。表3. 可持续性和对环境影响的研究结果表明，流动过程执行地更好。流动过程对环境更友好、产生的废物更少，因此更可持续。研究小结作者提出了一种过硫酸原位生成并在线消耗，直接实现醛的氧化酯化连续流合成的工艺。将过硫酸的安全隐患降到最低。通过一系列脂肪族和芳香族底物的氧化酯化反应，验证了该工艺的拓展通用性，均实现了良好的转化率和较高的选择性。连续流反应器的应用使过硫酸成为一种简单而有效的氧化剂，它在各种通量规模的合成应用都将成为可能。流动过程对环境更有友好、产生的废物更少，因此更可持续。参考文献：ChemSusChem 2023, 16, e202201868

LR1000反应釜应用案例分享 /// 用户国内知名特种纤维复合材料研发生产企业 /// 环氧树脂环氧树脂是泛指分子中含有两个或两个以上活泼的环氧基团的高分子化合物，可与多种类型的固化剂发生交联反应而形成不溶的具有三向网状结构的高聚物。固化后的环氧树脂具有良好的物理、化学性能，它对金属和非金属材料的表面具有优异的粘接强度，导电性能良好，变形收缩率小，制品稳定性好，硬度高，柔韧性较好，对碱及大部分溶剂稳定，因而广泛应用于国防、国民经济各部门，作浇注、浸渍、层压料、粘接剂、涂料等用途。 /// 挑战客户采用转相乳化法乳化环氧树脂的过程中，无法判断转相点，并且真空及乳化效果不佳，最终转相后乳液的粒径达不到理想效果。 /// 解决方案选用 IKA LR1000控制型反应釜，配套T25分散机，RC2冷水机，MVP10及VC10真空系统，不仅能通过LR1000控制型的扭矩监测功能帮助用户判断转相点（粘度明显增大），而且模块化的系统，可实现温度、搅拌、分散、真空等关键条件按需调控，保证最终乳化液粒径达到用户要求。 /// 实验过程1. 称量659.5g 环氧树脂于LR1000中，加热至40℃，开启搅拌80rpm；2. 开启T25，设置20000rpm分散乳化，逐步滴加水，保证水在树脂中分散均匀，同时开启RC 2保持样品温度低于50℃。当增加水量达到135ml时，树脂粘度明显增大，有明显的转相现象。 3. 保持T25分散，继续添加水约265ml，乳液固含量约55%。打开配套V10的MPC10真空泵 抽真空至790mbar，用RC 2降温至20℃，得到成品。环氧树脂乳化后粒径分析结果 /// 用户受益1. 环氧树脂乳化过程中转相时，采用传统的方式，无法判断转相点，使用LR1000控制型反应釜，其扭矩监测功能可以判断样品粘度的变化趋势，很好的解决了这一难点；2. 控温、搅拌的同时，进行均质乳化，成品的粒径达到理想要求，解决了之前工艺过程中，乳化效果不佳的问题；3. 环氧树脂乳化需要的控温、搅拌、均质、真空等工艺要求，可以在LR1000一个系统中实现，简化了研发过程，而且LR1000的紧凑结构，也节省了实验室空间。

——合臣科技 进口国产 通用实验室仪器设备——英国Radleys公司成立于1966年，拥有超过50年的科学实验用玻璃器皿和实验室仪器研发、制造经验，其客户包括蓝筹企业和学术研究机构。Radleys专注于生产化学合成、工艺开发、合成后处理和蒸发实验用的设备，致力于为您提供更安全、更清洁、更环保和更高产率的创新型化学实验设备。其下产品Mya 4自动化反应工作站是一个具有四个反应位点的自动化个工作站，配合触摸屏控制面板可为您的实验提供安全精准地加热、实时冷却、软件控制和数据记录功能，可用于进行24小时/7天无人值守的实验。自2023年起，Mya4触摸屏控制面板Pad全新升级！具体升级内容将在下方为您展示：1. 面板升级：新PAD由原来的7英寸升级为10英寸/25.4cm。2. 处理器升级：尺寸的增加也带来了处理器的全新升级，增强了处理软件性能，更快地响应交互操作。3. 增加了“实验搜索”功能：用户可根据实验名称或日期范围进行搜索，同时也可以根据名称和日期对文件进行排序，快速找到您的实验应用。4. 增加∆ T、Tc数值：∆ T值（模块温度-样品温度），便于观察放热情况；Tc值（内部冷却液温度），方便您快速关注冷却液状态。5. 增加PID日志记录：当您在在优化或更改PID设置时，会额外向您提供P、I、D的影响信息数据，优化您的实验操作，向您直观展示实验变化。2023年起尚未发货的Mya 4订单将全面升级为新面板。购买过的用户可以自主选择以旧换新升级套餐，详情可以留言咨询。合臣科技（上海）有限公司是进口、国产通用实验室仪器设备的供应商。主要供应英国Radleys、德国Mbraun（布劳恩）、德国Vacuubrand（普兰德）、德国Huber（富博）、德国Heidolph(海尔道夫)、德国IKA（艾卡）、瑞士Mettler Toledo（梅特勒-托利多）、德国Christ、德国Kruss（克吕士）、美国Waters（沃特世）、美国Unchained Labs（非链）、瑞典Biotage（拜泰齐）、上海一恒（Being）、合臣科技自产、英国Stoli Chem、德国Micro 4 Industries等众多品牌产品，还供应其他优质的国产通用实验室仪器。

p style=" text-indent: 2em " 北京时间5月24日凌晨，北京软物质科学与工程高精尖创新中心、北京化工大学生命学院冯越教授研究组在 strong i Nature /i /strong 在线发表了题为 span style=" color: rgb(79, 129, 189) " i Structural basis of ubiquitin modification by theLegionella effector SdeA /i /span 的研究长文(Article)，报道了 span style=" color: rgb(255, 0, 0) " 嗜肺军团菌内一种新型的泛素修饰与连接酶——SdeA及其与泛素复合物的晶体结构，揭示了其修饰泛素及催化新型泛素化过程的工作机理 /span 。这是北京化工大学历史上首篇发表在 strong i Nature、Science、Cell /i /strong 三大国际顶级学术期刊主刊的研究论文。 /p p style=" text-align: center " img title=" 1.jpg" style=" float: none " src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201805/insimg/dbfb3a2a-d837-40e3-9ed6-2700d7be0684.jpg" / /p p 　　泛素化是泛素在特定酶的作用下，对底物蛋白进行特异性修饰的过程，几乎参与一切生命活动的调控，与肿瘤、心血管等疾病的发病也密切相关【1】。常规的泛素化过程是由E1、E2、E3三个酶的级联反应催化的，最终将泛素蛋白转移到底物的赖氨酸残基上【2】。然而，美国普渡大学罗招庆研究组在2016年的 i strong Nature /strong /i 文章中报道，嗜肺军团菌(嗜肺军团菌是一种条件性致病菌，引起人的以非典型性肺炎为主要症状的军团菌病，该菌通过其Dot/Icm IV型分泌系统输送超过300个效应蛋白到宿主细胞内，改变宿主的多种信号通路以构建其在宿主内的最适生长环境)中以SdeA为代表的SidE家族可以通过一种全新的、完全不同于经典泛素化的方式修饰泛素，并催化其对几种内质网相关蛋白的泛素化过程，实现all-in-one的泛素化模式【3】。紧接着，在2016年底，Ivan Dikic研究组报道了对该反应过程的进一步研究，明确了SdeA的mART和PDE结构域经过两步催化反应最终完成对底物的泛素化过程【4】。在该过程中，泛素第42位的精氨酸先在mART结构域的作用下被修饰成ADP核糖基化泛素。随后，该修饰形式的泛素在PDE结构域的作用下生成磷酸核糖基化泛素，并转移到底物或SdeA自身的丝氨酸残基上。此外，罗招庆实验室的另一项工作证明SidJ具有去泛素化功能以逆转由SidE家族蛋白对底物的修饰，其活性不依赖于活性的半胱氨酸残基【5】。 br/ /p p 　　巧合的是，在Ivan Dikic组Cell文章在线发表的同一天(2016年12月1日)，冯越研究组获得了SdeA核心区231-1190区域的初步结构信息(图1a)，确认了SdeA中mART和PDE组成活性中心，C端结构域形成scaffold的基本结构组成方式(图1b)。通过结构分析和功能实验，冯越研究组发现，与PDE结构域自身即具备催化活性(即可以以ADP核糖基化泛素作为底物催化该新型泛素化反应)不同的是，mART结构域则需要PDE结构域的稳定作用才能维持正常的活性。在维持mART活性的结构要素中，mART结构域一段伸到PDE结构域中的loop(789-797段氨基酸)发挥了重要功能，在该文章中被命名为“Plug” loop。随后，冯越研究组又进一步获得了该区段SdeA与泛素复合物、及与泛素-NADH复合物的晶体结构，从而揭示了泛素与mART结构域的结合模式。 span style=" color: rgb(255, 0, 0) " 在二者结合的过程中，mART结构域的ARTT和PN loop，以及α-helical lobe均发挥了重要作用 /span (图1c)。而泛素分子中参与结合的则主要是其C端区域，尤其是泛素的R72和R74两个氨基酸分别结合到mART结构域表面的两个带负电的凹槽中(图1d)，起到最关键的锚定作用。这两个氨基酸的单突变均可使得泛素失去被SdeA的mART结构域修饰的能力。 /p p style=" text-align: center " img title=" 2.jpg" src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201805/insimg/ecdeddf9-3bc8-480c-94b1-0a95e6a21c9d.jpg" / /p p style=" text-align: center " 图一& nbsp /p p 　　在SdeA mART和泛素-NADH复合物结构中，最令人吃惊的一点在于，R72要比被修饰的R42更靠近活性中心(作为亲核基团的R42的ε氨基N原子距离作为亲电基团的NAD+中与烟酰胺基团相连的核糖C1原子之间的距离为11.7埃)。从直观上看，这与R42被mART修饰是相矛盾的。经过查阅文献，冯越研究组发现部分mART蛋白的催化机制被认为是SN1反应，即烟酰胺基团会先从NAD+中脱离，使得NAD+转变为活性中间体(oxocarbenium cation intermediate)，之后发生亲核攻击反应。受此启发，冯越研究组将复合物结构中的NADH替换成该活性中间体，并对该体系进行了分子动力学模拟。其结果显示，R72在模拟过程中远离了活性中心，而R42则进入活性中心并占据了之前R72所在的位置，最终使得R42的亲核基团和NAD+的亲电基团之间的平均距离缩短至4.46埃。 br/ /p p 　　文章的最后部分还对SdeA的C端结构域的功能进行了研究，通过体外pull down和凝胶过滤层析实验，冯越研究组证明了SdeA的C端结构域结合IcmS-IcmW蛋白复合物，并且其1191-1350区域可与IcmS-IcmW及DotL的C端形成四元复合物。这表明 span style=" color: rgb(255, 0, 0) " SdeA的C端结构域可能在SdeA转移到宿主细胞的过程中发挥功能 /span 。 br/ /p p 　　 strong SdeA是目前为止世界上首个鉴定出的新型泛素连接酶，其与泛素复合物结构的解析揭示了一种全新的泛素化结构机理 /strong 。由于哺乳动物也含有类似结构，同时其他细菌可能也具有类似的、尚未发现的泛素化系统，所以在未来，该研究将帮助鉴定出其它新型泛素化系统，从而丰富我们对细胞生命过程的认知 同时，嗜肺军团菌是军团菌肺炎这一潜在致死性肺炎的致病微生物，SdeA的结构解析也为设计针对该家族蛋白的小分子抑制剂，作为治疗军团菌肺炎的潜在抗生素奠定了重要基础。 br/ /p p 　　据悉，北京化工大学硕士研究生 strong 董亚南 /strong 、 strong 穆雅娟 /strong 、 strong 解永超 /strong 及清华大学博士研究生 strong 张玉鹏 /strong 依次为本论文的共同第一作者， strong 冯越 /strong 教授为本文的通讯作者， strong 北京软物质科学与工程高精尖创新中心 /strong 及 strong 北京化工大学 /strong 为第一完成单位。 /p p style=" text-align: center " img title=" 3.jpg" src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201805/insimg/bd22f066-6d36-42e6-8e93-c7244d62eb5c.jpg" / 　 /p p style=" text-align: center " 冯越教授课题组合影 /p p 　　 span style=" color: rgb(0, 176, 80) " BioArt后记：冯越研究组的这篇文章是与Ivan Dikic研究组和美国康奈尔大学的Yuxin Mao研究组一起以back-to-back的形式共同向Nature投稿的( span style=" color: rgb(127, 127, 127) " 2017年9月24日投稿，2018年3月28日接收 /span )。在这三篇文章中，冯越研究组以mART结构域为主要研究对象，而另外两个研究组的重点则是PDE结构域。在三篇文章投到Nature四个多月后，中科院生物物理所高璞组将SidE家族的另一蛋白SidE的结构功能研究投稿到Cell杂志，该文章也于日前发表( span style=" color: rgb(79, 129, 189) " Cell丨高璞组揭示新型泛素化修饰的作用机制——胡荣贵、王丰点评 /span )。值得一提的是，在这四篇文章中，冯越研究组报道的结构所包含的SidE家族蛋白的长度是最长的，同时该文章也是四篇文章中最早接收的。 /span /p p style=" text-align: center " & nbsp img title=" 4.jpg" src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201805/insimg/7f148278-a4e4-4914-a656-49f2a40ebdae.jpg" / /p p style=" text-align: center " Nature同期发表的Ivan Dikic研究组和Yuxin Mao研究组的研究论文 /p p span style=" color: rgb(192, 0, 0) " 冯越教授简介： /span /p p style=" text-align: center " 　　 img title=" 5.jpg" src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201805/insimg/43fed980-f71b-488b-9b41-08880433a4b5.jpg" / /p p 　　冯越，1985年生，辽宁锦州人，教授、博士生导师。2013年7月博士毕业于清华大学结构生物学中心，经高层次人才引进进入北京化工大学生命科学与技术学院工作，主要以蛋白质结构生物学为手段，对多酶生物分子机器及重大疾病相关蛋白质的结构与功能进行研究。共发表SCI论文23篇，其中第一作者或通讯作者论文11篇，分别发表在Nature (两篇，第一作者和通讯作者各一篇)、Nature Plants (通讯作者)、PNAS (共同第一作者)等国际著名期刊上。作为项目负责人主持国家及省部级项目3项，其中国家自然科学基金青年项目和面上项目各一项，北京市自然科学基金项目一项。 /p p span style=" color: rgb(192, 0, 0) " 参考文献 /span /p p 1. Hershko, A., A. Ciechanover, and A. Varshavsky, Basic Medical Research Award. The ubiquitin system.Nat Med, 2000. 6(10): p. 1073-81. /p p 2. Komander, D. and M. Rape, The ubiquitin code. Annu Rev Biochem, 2012. 81: p. 203-29. /p p 3. Qiu, J., et al., Ubiquitination independent of E1 and E2 enzymes by bacterial effectors. Nature, 2016.533(7601): p. 120-4. /p p 4. Bhogaraju, S., et al., Phosphoribosylation of Ubiquitin Promotes Serine Ubiquitination and Impairs Conventional Ubiquitination. Cell, 2016. 167(6): p. 1636-1649 e13. /p p 5、Qiu, J., Yu, K., Fei, X., Liu, Y., Nakayasu, E. S., Piehowski, P. D., ... & amp Luo, Z. Q. (2017). A unique deubiquitinase that deconjugates phosphoribosyl-linked protein ubiquitination. Cell research, 27(7), 865. /p

研究简介重氮化合物作为高能化合物具有热不稳定性和爆炸性，大部分在常温环境即可自发性分解放热放气。目前工业规模的重氮化生产多选用半间歇的加料方式和大功率的低温冷却设备来控制体系传热。高能耗给企业的发展带来阻碍。 邻氨基苯甲酸甲酯（MA）的重氮盐作为一种典型的重氮化合物被广泛应用于精细化工、制药工程等领域。现阶段工业生产中邻氨基苯甲酸甲酯（MA）重氮盐的合成多选用盐酸体系，合成路线如图 1 所示。图1. MA重氮盐合成方程式但半间歇生产工艺存在以下问题：MA 具有胺和酯的双重性质，难溶于酸且长时间在高浓度酸性体系中会发生一定程度的水解。因此需选用逆法重氮化的合成方式，将 MA 与亚硝酸钠溶液混合打浆后滴加到酸中，物料相态的非均一性使得传质困难，而且加料过程中物料配比的精准性难以被控制。间歇反应釜传质传热效率低，单位体积换热面积小，致使较大规模生产仍需要较长反应时间，重氮组分的长时间停留导致平行副反应发生，同时也增加了潜在热失控风险。多起因重氮化合物导致事故被相继报道。在这种形势下，寻找一种更稳定、高效、安全的方案来解决反应中能耗高、效率低、三废多是十分必要和迫切的。近年来，连续流化学技术发展迅速，微通道反应器作为一种新型反应器，在降低能源消耗、提高传质和传热、抑制平行副反应和提高反应体系安全性等方面具有独特优势，能够处理多种危险工艺。微通道连续流技术在重氮化合物的合成过程中有着成功的案例，并且有着巨大的经济效益。本文将为您介绍来自青岛科技大学王犇博士等发表在《化工进展》的研究成果：“微反应器内邻氨基苯甲酸甲酯的连续重氮化工艺”。小编将详细为您解读项目组如何应用康宁G1微通道反应器技术优势成功开发出连续流工艺，有效解决传统半间歇工艺的安全隐患并提高收率的。研究过程康宁微反应器成功开发邻氨基苯甲酸甲酯的连续重氮化工艺研究者选用康宁G1反应器进行工艺实验，反应装置如图2所示。图2. 微通道连续流重氮化反应的实验装置康宁反应器的模块化设计给工艺开发带来便利。根据反应的要求，可以设置预冷和预热模块，可以分步输入反应物料，可以增加淬灭模块，在整个反应过程中，还可以设置不同的温区。一、反应条件优化研究者以MA重氮盐的收率为考察指标，研究了半间歇及连续流工艺物料比、反应温度、停留时间和流速对结果的影响。1. 物料比对反应的影响1.1亚硝酸钠摩尔配比对反应的影响半间歇条件下，MA与亚硝酸钠摩尔比需要比理论值高出30 %。而且在加料过程中物料配比很难做到精准控制，亚硝酸钠过高使得副反应增加、收率降低。在微通道连续流工艺中，MA和亚硝酸钠溶液分别由计量泵泵入预混模块，对物料初始混合的强化使反应过程平稳，精准的物料配比减少副反应的发生。如图：当MA与亚硝酸钠摩尔比为1：1.1时，重氮化收率就达到了90.3 %，高于半间歇工艺的81.3%。图3. MA与亚硝酸钠摩尔配比对重氮化收率的影响1.2 盐酸摩尔配比对反应的影响理论MA与盐酸的摩尔配比应为1∶2，由于重氮反应体系需保持一定的酸度以抑制副反应和维持重氮盐组分的稳定性，故盐酸的实际用量要高于理论值。半间歇工艺中，当MA与盐酸的摩尔配比为1∶3时，重氮化收率达到峰值。需要注意的是在半间歇合成过程中反应液中有明显焦油状物质的生成，且盐酸摩尔用量越低该物质的量越多。微通道连续流工艺中，MA与盐酸的摩尔配比为1∶2.6时反应收率就到达峰值趋于平稳，而且反应液颜色正常，未观察到焦油状物质的生成。这一趋势得益于微通道反应器是平推流反应器，无反混而且反应时间短、反应持液量小的特性。生成的重氮组分能被及时的移出，进入后续反应，不需要大量的酸来抑制平行副反应。图4. MA与盐酸摩尔配比对重氮化收率的影响2. 反应温度的影响在半间歇工艺中，15 ℃时重氮化收率达到峰值80.4 %。值得注意的是，在大于25 ℃的半间歇实验中均出现了阶段性大幅超温现象，导致重氮化收率大幅下降并伴随大量焦油状物质生成。间歇反应釜的固有特性和加料方式决定了反应体系局部温度过高产生“热点”现象，反应釜内热量累积易引发重氮组分的二次分解放热导致反应失控。在微通道合成过程中，重氮化反应可以在高的反应温度、短的停留时间条件下获取较高的重氮化收率。故当反应温度为35 ℃，MA重氮盐的收率可达90.3 %。图5. 反应温度对重氮化收率的影响3. 停留时间对反应的影响康宁微通道模块“心形结构”强化了混合，停留时间为40s时重氮化收率趋于平稳，相比半间歇工艺极大缩短反应时间。图6. 停留时间对重氮化收率的影响4. 流速对反应的影响在微通道反应器中，流速是影响混合和传质效果的重要因素。保持反应停留时间不变，康宁反应器可以通过改变反应模块串联数量调节反应体系流量。作者考察了流速对重氮化收率的影响，结果如图7所示。当反应体系流量大于51g/min时，重氮化收率趋于稳定，表明此时反应体系已经达到良好混合状态图7. 流速对重氮化收率的影响综上微通道连续流工艺最佳合成条件为：n（MA）∶n（亚硝酸钠）∶n（盐酸）=1∶1.15∶2.67，反应温度为34.62 ℃，停留时间为45.07 s，此条件下MA 重氮盐收率为92.14 %。而半间歇工艺最佳合成条件为：n（MA）∶n（亚硝酸钠）∶n（盐酸）=1∶1.35∶3.11，反应温度为16.73 ℃，停留时间为16.34 min，此条件下 MA 重氮盐收率为81.35 %。二、长期运行实验及工业放大可行性探讨作者在单因素实验的基础上，采用 Box-Behnken Design（BBD）中心组合原理构建响应面模型，在优化所得的最佳工艺条件下，对 MA 连续重氮化工艺长期运行的可行性进行初步验证。在连续20小时的运行过程中，反应体系保持稳定，未出现局部沉淀、通道堵塞等异常现象。以2小时为周期进行取样分析，MA重氮盐收率均稳定在92 % ± 0.3 %，表明该工艺具有可放大性，适合于工业化生产应用。尽管国产微反应器都显示了从小试工艺到生产的放大效应。但康宁微反应器的所有工业化应用都验证了康宁微反应器的“无缝放大”。康宁反应器的无缝放大，避免了传统半间歇工艺需要通过“小试-中试-生产”逐级尺寸放大，为企业节约时间成本和原材料成本，可以快速应对市场需求。结果讨论研究者成功开发了微通道反应器内重氮化反应制备MA重氮盐的连续流工艺。与传统半间歇合成工艺相比，降低了工艺危险性、提高了产品收率和生产效率。相比于半间歇合成工艺，连续流合成工艺大幅降低了副反应的发生，使反应过程更加可控，同时减少三废。微通道连续流技术有效解决了MA半间歇重氮化工艺对温度的高敏感性以及低温的依赖性，降低能耗。该工艺可作为一种本质安全化的生产方式，具有良好的工业应用前景，有望为类似MA重氮盐的其他危险物质的合成提供一条有效的解决方案。参考文献:化工进展. 2021,40(10)

p 　　 strong 仪器信息网讯 /strong 仪器信息网近期开通了 a href=" https://www.instrument.com.cn/zt/thermalanalysiskinetics" target=" _self" 热分析动力学专题 /a ，邀请到了耐驰公司技术总监徐梁。 span 徐梁 /span 在热分析领域积累了十余年丰富的理论与实践经验，是行业内资深的热分析应用专家。谈及热分析动力学，徐梁重点介绍了热分析动力学中的级数反应与自催化反应，并以环氧树脂的热固化为例，讲解了如何进行机理函数的判断与选择。 /p p strong span 　　 /span 一、热分析动力学概述 /strong /p p 　　化学动力学是近代物理化学的一门重要分支，它对实践中千变万化的各类化学反应，从反应速率和反应机理角度进行抽象研究，涉及的重要变量有时间、温度、浓度、压强、催化剂、溶剂等。 /p p 　　热分析动力学是对化学动力学的一种简化，它与DSC、TGA为代表的热分析技术结合紧密，将热分析测试手段中不常涉及、或很难研究的一些因子作了简化或合并，从而将反应速率仅仅表示为时间、温度与转化率三个变量的函数。其基本方程的微分形式为： /p p style=" text-align: center " img style=" max-width:100% max-height:100% " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/201907/uepic/dd7f9617-c2d7-47ae-9376-949a1b125dda.jpg" title=" 001.png" alt=" 001.png" / /p p 　　这一方程用来唯象地描述如下表观反应： /p p style=" text-align: center " img style=" max-width:100% max-height:100% " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/201907/uepic/eba5cdc2-8760-4634-8422-c89a42750712.jpg" title=" 002.png" alt=" 002.png" / /p p 　　在这里，t为时间，T为温度，α为归一化转化率。dα/dt(后文有时简写成 img style=" max-width:100% max-height:100% " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/201907/uepic/ede44961-202a-424f-9b38-08d5aea09178.jpg" title=" 003.png" alt=" 003.png" / span style=" font-size:14px font-family:& #39 Times New Roman& #39 ,& #39 serif& #39 " & nbsp /span )则为转化率随时间的变化率，在经典热分析动力学的范畴内，它仅取决于以下两项： /p p span 　　 strong k(T) /strong /span ：速率常数项，表征反应速率与温度的相关性。一般使用阿伦尼乌斯方程的形式： /p p style=" text-align: center " img style=" max-width:100% max-height:100% " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/201907/uepic/73089899-f1c3-4dd4-a393-c110ee6b5e1d.jpg" title=" 78-3.png" alt=" 78-3.png" / /p p 　　其中Ea是表观活化能，常用单位kJ/mol。从物理化学角度这一项与反应的激活能位垒有关，在现象层面则与反应速率随温度而变的特性直接相关。活化能越高，改变反应温度对速率的影响越大。A则为指前因子，又称频率因子，是一个直接的正比系数。R为气体常数，R=8.314 J/(mol*K)。 /p p 　　 strong f( span α) /span /strong ：机理函数项。表征反应速率与转化率的相关性，可视为对反应机理的数学描述。这一项最为灵活多变，有形形色色的机理函数用来描述不同的反应机理，常见的有级数反应、自催化反应、相边界反应、成核生长反应、扩散障碍反应等大的类别，每一类别包含多个不同的机理函数，用于细化对不同反应的描述。 /p p 　　至于化学动力学中的其他变量，或被略去(如绝大多数热分析测试在常压下进行，因此压强因子被略去)，或被归一化处理(如浓度的相对变化被归一化处理为转化率，见后文)，或被简并到正比项A(例如分子摩尔浓度、体系粘度、分子截面积等其它影响分子碰撞几率的因素)、指数项Ea(由此Ea被称为“表观活化能”而与真正物化意义上的激活能有一定差异)、甚至机理函数(例如反应界面的几何特性)之中。 /p p 　　由上分析可见，热分析动力学本质上是一种唯象科学，它仅用于对千变万化的热分析数据进行数学层面的抽象与处理，例如对于常见的TGA测试数据，由于失重比例(100%→x%)可归一化为转化率α（0-1），因此一条TGA曲线本质上就是（ span α,t,T /span ）三者的函数关系，在转化率-时间曲线上取斜率则为转化速率 img style=" max-width:100% max-height:100% " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/201907/uepic/a6b72a14-38db-4325-9bb2-c79e8a50caad.jpg" title=" 003.png" alt=" 003.png" / (类似于DTG)。DSC曲线与此相似，经一定的修正预处理后，峰面积比例可处理成转化率，对其求导可得到转化速率(形状上类似于DSC热流信号)： /p p style=" text-align: center " img style=" max-width: 100% max-height: 100% width: 600px height: 377px " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/201907/uepic/10b4065d-eb9f-4ef0-a19f-8d295064b81b.jpg" title=" 78-4.png" alt=" 78-4.png" width=" 600" height=" 377" border=" 0" vspace=" 0" / /p p 　　由此，不管是TGA还是DSC，在数学上均可被抽象为( img style=" max-width:100% max-height:100% " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/201907/uepic/874668a0-685d-49b1-81be-6b68bcd2042f.jpg" title=" 003.png" alt=" 003.png" / , span α,t,T /span )关系曲线，然后被套入基本方程中进行求解。在求解方式上有无模型动力学与模型动力学两大体系，不管使用哪一种方法，最终都是要求得方程中的Ea、A、以及f(α)相关参数等项，即获取完整的、仅包含（ span α,t,T /span ）三变量的动力学方程，此时反应(转化率 span α /span 、转化速率 img style=" max-width:100% max-height:100% " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/201907/uepic/d4f24016-3891-46c2-bad1-f6a68f5d6a26.jpg" title=" 003.png" alt=" 003.png" / )随时间(t)、温度(T)、以及温度微商(升降温速率dT/dt，一般写成β)的演变规律可视为已知。因此从方程出发，可对实际不同控温程序下的反应进程进行预测，或按照速率控制要求对控温程序进行模拟优化，用以指导实际控温工艺，获取期望的反应进程。 /p p 　　以上是对热分析动力学作一全景式的概略介绍。热分析动力学作为物理化学与实验技术相结合的一门分支学科，所涉甚广。篇幅所限，下文仅对均相反应体系中常用的两大类机理函数：级数反应与自催化反应作进一步的讨论。 /p p 　　 strong 二、均相反应体系 /strong /p p 　　所谓均相反应体系，指的是反应物分子均匀地分布在反应体系中，宏观上各区域之间没有明显的浓度差，在任一时刻体系各处的反应速率相同的一种理想状态。在这种反应体系中，除温度之外，分子浓度及其变化是决定反应速率的主导因素。 /p p 　　与之形成对比的是，异相(也称为非均相)反应体系有着明显的反应界面的概念，分子的化学反应仅发生在一定的反应界面上。在这种体系中，浓度的变化不再是速率的主导因素，事实上，在界面之外，分子始终保持原始浓度，而反应速率为零。除温度之外，决定界面上的反应速率的，仅仅只是反应界面的几何特性，及其随时间的演变方式(扩展，收缩，增厚)、演变维度(一维、二维、三维)。 /p p 　　不管是均相还是异相体系，都只是一种理想化的数学模型。实际的化学反应体系往往更为复杂，但在小尺度反应(例如热分析的小量样品测试)、传质传热理想化的情况下，大体可归为这两类体系之一。在热分析领域，均一的纯液相反应(例如溶液中的反应)一般可归为均相反应，涉及多相的反应(气固、液固、气液、固固多相、液液多相)一般为异相反应，个别反应界面概念模糊的纯固相反应有时也可简化处理为均相反应。在获取了小尺度反应模型之后，对于实际工业应用的尺度放大，应附加传质传热的相关修正。 /p p 　　需要注意的是，这里的均相、异相涉及的是反应物与产物的相态，而与材料本身是否成分均匀、单一无关。例如固体的结晶反应，虽然材料的化学成分很纯，但由于晶区与非晶区相态不同，反应为异相反应。而纤维增强预浸布中的液态树脂的固化反应，尽管宏观材料为复合材料，包含多种成分(树脂，纤维等等)，甚至在小尺度上纤维增强体的分布都不一定均匀，但假如不考虑树脂与纤维之间的相互作用，把固化反应简化为主要在液态树脂内部进行，仍然可视为均相反应。 /p p 　　 strong 三、级数反应 /strong /p p 　　级数反应是最简单、也是最常用的一种均相反应模型。这里考虑的是反应过程中，反应物的浓度下降对反应速率的影响。其通式为： /p p style=" text-align: center " img style=" max-width:100% max-height:100% " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/201907/uepic/e20b9426-ee5c-4548-814b-e9587b553554.jpg" title=" 004.png" alt=" 004.png" / /p p 　　在这里，相对的浓度变化，被归一化处理为转化率： /p p style=" text-align: center " img style=" max-width:100% max-height:100% " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/201907/uepic/b8206b8f-a3d3-4015-bfe4-41d8cb6aab49.jpg" title=" 005.png" alt=" 005.png" / /p p 　　例如体系中反应物的初始浓度为0.7mol/L，反应结束时反应物浓度下降为0.2mol/L(实际反应中反应物不一定消耗完全)。则该浓度的相对变化被归一化处理为0-1的转化率。即： /p table border=" 1" cellspacing=" 0" cellpadding=" 0" style=" border-collapse:collapse border:none" align=" center" tbody tr class=" firstRow" td width=" 202" valign=" top" style=" background: rgb(191, 191, 191) border: 1px solid rgb(0, 0, 0) padding: 5px " p span style=" font-family:宋体" 摩尔浓度 /span span mol/L /span /p /td td width=" 202" valign=" top" style=" background: rgb(191, 191, 191) border: 1px solid rgb(0, 0, 0) padding: 5px " p span style=" font-family:宋体" 转化率α（无因次量） /span /p /td td width=" 202" valign=" top" style=" background: rgb(191, 191, 191) border: 1px solid rgb(0, 0, 0) padding: 5px " p span 1 - /span span style=" font-family:宋体" α /span /p /td /tr tr td width=" 202" valign=" top" style=" border: 1px solid rgb(0, 0, 0) padding: 5px " p span 0.7 /span /p /td td width=" 202" valign=" top" style=" border: 1px solid rgb(0, 0, 0) padding: 5px " p span 0 /span /p /td td width=" 202" valign=" top" style=" border: 1px solid rgb(0, 0, 0) padding: 5px " p span 1 /span /p /td /tr tr td width=" 202" valign=" top" style=" border: 1px solid rgb(0, 0, 0) padding: 5px " p span 0.6 /span /p /td td width=" 202" valign=" top" style=" border: 1px solid rgb(0, 0, 0) padding: 5px " p span 0.2 /span /p /td td width=" 202" valign=" top" style=" border: 1px solid rgb(0, 0, 0) padding: 5px " p span 0.8 /span /p /td /tr tr td width=" 202" valign=" top" style=" border: 1px solid rgb(0, 0, 0) padding: 5px " p span 0.5 /span /p /td td width=" 202" valign=" top" style=" border: 1px solid rgb(0, 0, 0) padding: 5px " p span 0.4 /span /p /td td width=" 202" valign=" top" style=" border: 1px solid rgb(0, 0, 0) padding: 5px " p span 0.6 /span /p /td /tr tr td width=" 202" valign=" top" style=" border: 1px solid rgb(0, 0, 0) padding: 5px " p span 0.4 /span /p /td td width=" 202" valign=" top" style=" border: 1px solid rgb(0, 0, 0) padding: 5px " p span 0.6 /span /p /td td width=" 202" valign=" top" style=" border: 1px solid rgb(0, 0, 0) padding: 5px " p span 0.4 /span /p /td /tr tr td width=" 202" valign=" top" style=" border: 1px solid rgb(0, 0, 0) padding: 5px " p span 0.3 /span /p /td td width=" 202" valign=" top" style=" border: 1px solid rgb(0, 0, 0) padding: 5px " p span 0.8 /span /p /td td width=" 202" valign=" top" style=" border: 1px solid rgb(0, 0, 0) padding: 5px " p span 0.2 /span /p /td /tr tr td width=" 202" valign=" top" style=" border: 1px solid rgb(0, 0, 0) padding: 5px " p span 0.2 /span /p /td td width=" 202" valign=" top" style=" border: 1px solid rgb(0, 0, 0) padding: 5px " p span 1.0 /span /p /td td width=" 202" valign=" top" style=" border: 1px solid rgb(0, 0, 0) padding: 5px " p span 0 /span /p /td /tr /tbody /table p 　　这里1-α与反应物在反应过程中的相对剩余量相对应，而我们似乎丢失了绝对摩尔浓度的相关信息。事实上，反应物浓度为0.7mol/L、还是7mol/L，对反应速率当然有影响，但该影响已被抽离、并归到正比因子A之中。摩尔浓度高的体系，分子碰撞几率大、或者说碰撞频率较高，反应速率通常较快，因此频率因子A会较大。由此使用经典的热分析动力学方法，对同一反应、不同摩尔浓度下的测试结果进行建模，指前因子很可能不同。这是需要注意的一点。 /p p 　　在均相体系中，级数为整数、具有明确物理化学意义的级数反应，常见的有如下两种： /p p 　　 strong 一级反应(F1) /strong ：n=1， strong style=" white-space: normal " f(α)=1- /strong strong style=" white-space: normal " α /strong 。即在温度不变的情况下，反应速率与反应物的相对剩余量成正比，或者说在反应过程中，随着反应物的消耗与转化，反应速率同比下降。这种情况常见于均相体系中的单分子反应 A à B，例如分子内结构重排、自发衰变、部分液相分解反应等。 /p p 　　 strong 二级反应(F2) /strong ：n=2， strong style=" white-space: normal " f(α)=(1- /strong span & nbsp /span strong style=" white-space: normal " α) sup 2 /sup /strong & nbsp 。在温度不变的情况下，反应速率与表观反应物相对剩余量的平方成正比，常见于液相中的双分子反应，例如 2A→B。 /p p 　　我们再从数学上观察一下，对于 /p p style=" text-align: center " img style=" max-width:100% max-height:100% " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/201907/uepic/eecab12f-4820-4035-b6bb-97c15fb82280.jpg" title=" 004.png" alt=" 004.png" / /p p 　　这个方程，当n取不同值时，f(α)随α的变化关系。 /p p style=" text-align: center " img style=" max-width: 100% max-height: 100% width: 600px height: 490px " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/201907/uepic/4426359a-09c9-4068-860b-0856206ea040.jpg" title=" 78-7.png" alt=" 78-7.png" width=" 600" height=" 490" border=" 0" vspace=" 0" / /p p 　　上图可见： /p p 　　1. 所有曲线的最大值均出现在起点处。这意味着在温度不变的情况下，级数反应以开始发生时速率最大，随后速率单调下降。 /p p 　　2. 以n=1为对角线，n越大，f(α)随α衰减越快，表明反应级数越高，随着反应物的转化，反应速率下降趋势越明显。 /p p 　　从物理化学角度，反应级数应为正整数，且很少超过3(多于三分子共同参与的合成反应很少见)。但从表观动力学的数学拟合意义上，反应级数可以是非整数，取值范围可以超过3，也可以小于1，但这种情况往往是内在非均相反应机理的表现。例如用级数函数拟合，级数超过3或更高，表明反应速率随着反应物的转化而快速下降，有可能涉及到产物堆积于界面的界面扩散障碍反应 若级数小于1，有可能牵涉到界面收缩的相边界反应，例如n=2/3对应界面球状收缩的三维相边界反应，n=1/2对应界面柱状收缩的二维相边界反应，n=0(零级反应)对应界面面积不变的一维相边界反应。 /p p 　　 strong 四、自催化反应 /strong /p p 　　自催化反应，有时也称为自加速反应，是指随着反应的进行，产物的生成会对反应起到促进作用。这类反应的机理函数通式为扩展的Prout-Tompkins方程(Bna)： /p p 　　这里1-α对应于反应物的相对剩余量，α对应于产物的相对生成量，而反应速率同时是这两者的函数，随反应物的消耗而速率下降，随产物的生成而速率上升。从物理化学角度，这类反应常见于发酵反应、聚合反应、链式反应等。 /p p 　　最简单的自催化反应是Prout-Tompkins方程(B1)，即上式中的n、m两个级数均为1： /p p style=" text-align: center " img style=" max-width:100% max-height:100% " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/201907/uepic/b05adcea-dcb1-4812-bee9-6ae7cacd54fb.jpg" title=" 006.png" alt=" 006.png" / /p p 　　用以描述类似如下的反应过程： /p p style=" text-align: center " span style=" text-align: center " img style=" max-width:100% max-height:100% " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/201907/uepic/e4cbeff3-d9c6-4b76-9fd1-9185c4fc2139.jpg" title=" 008.png" alt=" 008.png" / 　　 /span /p p style=" text-align: center " img style=" max-width: 100% max-height: 100% width: 600px height: 353px " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/201907/uepic/8a3c8f6e-3f53-4469-b33d-430da6f2c90a.jpg" title=" 78-8.png" alt=" 78-8.png" width=" 600" height=" 353" border=" 0" vspace=" 0" / /p p 　　在这里，反应速率本应随着A的消耗而下降，但产物B一旦生成，即作为反应物之一，参与并促进了反应的进行。因此在反应的起始阶段，当B的量甚小时，反应速率不高 在反应的终止阶段，A的剩余量已降至甚低，反应速率也不高。反应最大速率点将出现在A与B的量均较充分的阶段，即反应的中期阶段。这一点可通过对B1方程的作图得到验证： /p p style=" text-align: center " img style=" max-width: 100% max-height: 100% width: 600px height: 463px " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/201907/uepic/186c0a07-4589-4535-a641-283327e56493.jpg" title=" 78-9.png" alt=" 78-9.png" width=" 600" height=" 463" border=" 0" vspace=" 0" / /p p 　 strong 　五、热分析曲线 - 级数反应与自催化反应的表现差异 /strong /p p 　　级数反应与自催化反应的差异，在等温实验下表现最为明显。在理想的等温条件下，温度因子k(T)项为常数，动力学方程可简化为： /p p style=" text-align: center " img style=" max-width:100% max-height:100% " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/201907/uepic/9dee8d07-b05a-487d-b356-56848f5ca670.jpg" title=" 007.png" alt=" 007.png" / /p p 　　即反应速率 img style=" max-width:100% max-height:100% " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/201907/uepic/75e4c46d-031e-4a70-8621-81ae0087dfd2.jpg" title=" 003.png" alt=" 003.png" / 与 span f(α) /span 直接成正比。而从之前的讨论可知，对于级数反应，f(α)随转化率α单调下降 对于自催化反应，f(α)的极值约出现在反应的中期阶段。实际的等温测试得到的是 (DSC、DTG)随时间t的演变关系，涉及到对上式进行积分，得到α(t)函数后再对t求导，稍微复杂一些，这里不作具体的数学推导。但不管怎样，由于α与t是同向变化关系，因此以上的规律依然存在。 /p p 　　结合物化意义来讲，等温条件下，对于级数反应，反应速率与反应物的量相关，在起始反应时反应物浓度最高，此时反应速率最大，随后随着时间的演变、反应物的消耗而逐渐减速 而对于自催化反应，在反应早期，由于产物B的量很少，对反应的催化作用很不明显，因而此时反应速率甚低，而由于反应速率低，B的量积累很慢，体现在反应初期阶段漫长的低速“诱导期”。当B的量积累到一定程度时，对反应的催化加速效应逐渐明显，随着反应速率的加快又促成了B的大量生成，进一步加速反应，因此在反应中期，反应会有一个快速的提速期。到反应后期，随着反应物A的严重消耗，反应速率再度下降，直至反应完成。 /p p 　　这两类反应的典型等温DSC结果对比如下： /p p style=" text-align: center " img style=" max-width: 100% max-height: 100% width: 600px height: 300px " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/201907/uepic/d546d884-cd4a-4b89-8c1d-c0a2e13b14d6.jpg" title=" 78-10.png" alt=" 78-10.png" width=" 600" height=" 300" border=" 0" vspace=" 0" / /p p 　　以上对比结果可通过对两类机理函数的 img style=" max-width:100% max-height:100% " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/201907/uepic/fb3bd5bc-d072-4434-ac01-96c48e0f4fa7.jpg" title=" 007.png" alt=" 007.png" / 函数推导并作图得到验证。此处略过。 /p p 　　对于动态升温测试，完整的动力学方程为： /p p style=" text-align: center " img style=" max-width:100% max-height:100% " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/201907/uepic/e58ea0fc-084c-4e8c-bd3c-f16861ec3774.jpg" title=" 78-11.png" alt=" 78-11.png" / /p p 　　这里除了f(α)变化对速率的影响外，还混入了温度的连续上升对反应的加速作用。因此即使是级数反应，最大速率点也不再出现在反应起始处。事实上，以一级反应为例： /p p style=" text-align: center " img style=" max-width:100% max-height:100% " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/201907/uepic/f1c44c22-a8a2-4048-8eb0-bc188d2eb0b1.jpg" title=" 78-12.png" alt=" 78-12.png" / /p p 　　在反应的前半程( span α& lt 0.5 /span & nbsp )，f(α)项的下降倍率不超过50%，而由温度T上升导致的指数式增速效应要显著得多。因此反应前期速率将逐渐增大。到反应后半程，f(α)将以越来越小的数字乘入到整个速率方程中，即f(α)倍率式减速效应占据主导，因此反应后期速率将逐渐减小。 /p p 　　对于自催化反应，反应初期f(α)甚小，同时温度也较低，因此反应早期阶段整个反应速率都很低，呈现漫长的诱导期，直至随着产物的积累、f(α)的变大，加上温度上升的增速效应，反应可能出现较突然的加速。随后随着反应的快速转化、f(α)的快速减小而减速。 /p p 　　因此在动态升温图谱上，这两种类型反应均体现为“峰”，而自催化反应往往“基线”更平、峰形更尖窄。 /p p style=" text-align: center " img style=" max-width: 100% max-height: 100% width: 600px height: 300px " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/201907/uepic/dbdd1ee0-7a38-4cea-b733-36a4a53741f7.jpg" title=" 78-13.png" alt=" 78-13.png" width=" 600" height=" 300" border=" 0" vspace=" 0" / /p p 　　 strong 六、复合式自催化反应 /strong /p p 　　单纯的自催化函数，在实际应用中用得较少。道理很简单，若将Prout-Tompkins方程代入动力学方程： /p p style=" text-align: center " img style=" max-width:100% max-height:100% " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/201907/uepic/c65e211b-6ab2-4ced-a3cb-93d84bb7d18e.jpg" title=" 78-14.png" alt=" 78-14.png" / /p p 　　在反应起始点，转化率α=0，此时反应速率 。而反应速率为零，意味着反应不会发生，α将始终为0! /p p 　　或者更具象地，结合Prout-Tompkins方程的化学模型： /p p style=" text-align: center " img style=" max-width:100% max-height:100% " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/201907/uepic/013de288-464b-49f5-be84-36b926d30a9c.jpg" title=" 008.png" alt=" 008.png" / /p p 　　反应的进行必须有B的参与。除非在反应体系的初始状态下直接混入一定量的B，否则若以纯A作为起点，在没有B的参与下永远不会有第一个产物B生成，也就意味着反应永远不会发生。 /p p 　　事实上，对于一个实际的反应体系，往往是两种转化路径并行存在： /p p style=" text-align: center " img style=" max-width:100% max-height:100% " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/201907/uepic/77082be0-a07d-4573-b41d-94e6a17904e5.jpg" title=" 78-16.png" alt=" 78-16.png" / /p p 　　即A本身可以独立转化为B(或许速率较慢，但有一定的转化几率)，而A也可在B的“催化”下生成B(通常更为有效)。 /p p 　　这类反应可称之为复合式自催化反应，在假设两个路径活化能相同的情况下，机理函数通式为Cnm： /p p style=" text-align: center " img style=" max-width:100% max-height:100% " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/201907/uepic/7fa51b57-b7f6-401e-aa5f-50442e66789a.jpg" title=" 78-17.png" alt=" 78-17.png" / /p p 　　仔细观察上式可知，这一方程是Fn与Bna两项的加和，在Bna项前加了权重因子(自催化系数)Kcat。 /p p 　　该方程的简化函数有C1(级数项n、m均等于1，即F1与B1的组合)、Cn(m=0，反应物以级数n、而产物以一级形式参与自催化)。其中Cn较为常用。 /p p 　　另如果考虑两个路径活化能不同，有Kamal-Sourour型动力学方程： /p p style=" text-align: center " img style=" max-width:100% max-height:100% " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/201907/uepic/07acd7bb-1aa4-4cd1-b1ef-932a7daca698.jpg" title=" 78-18.png" alt=" 78-18.png" / /p p 　　这一方程是活化能不同的Fn与Bna按一定权重加和。 /p p 　　作为级数反应与自催化反应的混合，复合式自催化反应在加速特性方面将介于纯级数反应与纯自催化反应之间，即存在一定的诱导期，在诱导期之后，其反应加速相比级数反应显得较为明显，但又不如纯自催化反应那么突然。当然具体加速表现还取决于两个路径之间的组合权重。 /p p 　　 strong 七、实例：环氧树脂的热固化 - 机理函数的判断与选择 /strong /p p 　　前文已详细讨论了对于均相反应体系，不同的反应类型(级数反应、自催化反应、复合式自催化反应)，其反应进程的特性表现。这里我们将通过对某一环氧树脂固化反应的DSC曲线的动力学拟合，来帮助大家更直观地理解三者的差异。 /p p 　　下图在三个不同的升温速率(5、10、20K/min)下进行了DSC测试，得到了环氧树脂的固化放热峰。 /p p style=" text-align: center " img style=" max-width: 100% max-height: 100% width: 600px height: 370px " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/201907/uepic/5509108f-1f88-4390-bf53-05d1cd8bbe6a.jpg" title=" 78-19.png" alt=" 78-19.png" width=" 600" height=" 370" border=" 0" vspace=" 0" / /p p 　　有相关论文表明环氧树脂的固化为自催化反应。但这里我们先将该论断放在一边，假设我们完全不了解该反应的内在化学机制，因此尝试用不同的机理函数进行拟合，通过拟合匹配的优劣来判断可能的反应类型。 /p p 　　下图彩点为实测曲线，实线为使用级数反应Fn对实测曲线的拟合。我们先前已知DSC信号直接对应于反应速率。 /p p 　　将拟合线与实测线相对比，重点关注反应前期阶段，可见级数反应没有明显的诱导期，加速较为温和，而实测信号左侧水平区较为明显，随后的加速也较为明显(实测线的峰左侧较拟合线更为陡峭)，表明反应可能牵涉到自催化机制。 /p p style=" text-align: center " img style=" max-width: 100% max-height: 100% width: 600px height: 367px " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/201907/uepic/20be0d43-239e-474c-bb48-17b5b7e282a2.jpg" title=" 78-20.png" alt=" 78-20.png" width=" 600" height=" 367" border=" 0" vspace=" 0" / /p p 　　下图尝试用纯自催化函数Bna进行拟合。总体拟合质量得到了很大改善，但反应早期阶段仍拟合不佳。从拟合实线可见，纯自催化反应的诱导阶段更长、更接近水平，而随后的加速阶段上升更快。 /p p style=" text-align: center " img style=" max-width: 100% max-height: 100% width: 600px height: 368px " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/201907/uepic/472faf29-bb1d-4f72-a380-1572d96362b9.jpg" title=" 78-21.png" alt=" 78-21.png" width=" 600" height=" 368" border=" 0" vspace=" 0" / /p p 　　下图是用复合式自催化函数Cn得到的拟合结果。此处实测线与拟合线几乎完美吻合，表明反应机理可能为级数路径与自催化路径的组合： /p p style=" text-align: center " img style=" max-width:100% max-height:100% " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/201907/uepic/30deda48-aa86-4a2e-baa1-4d5faef7f4a7.jpg" title=" 009.png" alt=" 009.png" / /p p 　　组合权重因子Kcat=1.34。 /p p 　　其它动力学参数如下： /p p 　　Ea = 46.2 kJ/mol /p p 　　lgA = 2.5 1/s /p p 　　n = 1.7 /p p 　　这些数值均在合理的取值范围内。表明该机理函数比较可信。 /p p style=" text-align: center " img style=" max-width: 100% max-height: 100% width: 600px height: 367px " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/201907/uepic/7b27af1c-6991-4d5c-ab6a-8c94ce73c55a.jpg" title=" 78-22.png" alt=" 78-22.png" width=" 600" height=" 367" border=" 0" vspace=" 0" / /p p 　　 strong 八、总结 /strong /p p 　　热分析动力学是化学动力学与热分析实验手段相结合的一门分支学科，它将影响反应速率的各类因素进行筛选、提炼与抽象，简化为温度与转化率的函数，应用于实验数据的归纳，与不同控温程序下实验结果的预测，或按照速率控制要求对控温程序进行优化。 /p p 　　反应体系可以分为均相体系与异相体系。均相体系中较为常见的反应机理有级数反应与自催化反应。除温度影响之外，级数反应的速率变化仅与反应物的消耗相关，自催化反应则额外引入了产物生成对反应的加速效应。 /p p 　　不同的反应类型，在动力学上使用不同的机理函数进行表征，在热分析曲线上则有着不同的规律性表现(诱导期-加速-减速特性)。在对反应本身的化学机制缺乏了解的情况下，我们可以通过对实测热分析曲线选择不同的机理函数进行拟合对比，根据拟合效果、与动力学参数结果的合理性，来猜测可能的反应机理。 /p p 　　 strong 参考文献 /strong /p p 　　 i 1. M.E.Brown：Handbook of Thermal Analysis and Calorimetry, Vol 1, Chapter 3. (c) 1998 Elsevier Science B.V. /i /p p i 　　2. 《化工工艺的热安全 -- 风险评估与工艺设计》 (瑞士)弗朗西斯.施特塞尔 著，陈网桦、彭金华、陈利平 译，刘荣海 审校，科学出版社，2009.8. /i /p p style=" text-align: right " 　　耐驰科学仪器商贸(上海)有限公司 应用实验室 /p p style=" text-align: right " 　　徐梁 /p p style=" text-align: right " 　　2019. 7. /p p style=" text-align: right " 　　 /p p br/ /p

近日，中国科学院精密测量科学与技术创新研究院研究员徐君、邓风科研团队， 在沸石分子筛催化丙烷芳构化反应机制研究方面取得重要进展。该团队利用原位固体核磁共振技术，探索镓（Ga）修饰ZSM-5分子筛（Ga/ZSM-5）催化丙烷转化制芳烃过程，发现环戊烯碳正离子中间体，并实验证实该碳正离子可作为活性“烃池”物种催化丙烷生成轻质芳烃（苯、甲苯、二甲苯）的转化机制。相关研究成果以Unraveling Hydrocarbon Pool Boosted Propane Aromatization on Gallium/ZSM-5 Zeolite by Solid-State Nuclear Magnetic Resonance Spectroscopy为题，发表在《德国应用化学》上，并被遴选为Hot Paper。　　甲烷、乙烷和丙烷等低碳烷烃在地球上储量丰富，直接将低碳烷烃催化转化为附加值较高的烯烃、芳烃等化工产品，可替代目前依赖于石油的化工生产路线，具有重要的应用价值。Ga修饰的分子筛在丙烷芳构化反应中表现出较高反应活性，丙烷在催化剂上的转化涉及复杂的反应网络，尽管已有较多研究，而对丙烷芳构化反应机理目前尚未有明确认识，在一定程度上阻碍了此反应过程的工业化应用。　　研究团队采用原位固体核磁共振技术结合色谱-质谱方法，剖析了Ga/ZSM-5分子筛催化丙烷芳构化反应过程，在间歇与流动反应条件下观察到重要中间体环戊烯碳正离子的生成及转化过程。研究表明，在间歇反应过程中，丙烷芳构化反应为自催化反应，包括初始期、诱导期及结束期三个阶段。反应过程中生成的环戊烯碳正离子可作为“烃池”物种，促进丙烷的转化，从而加速反应进行。在流动反应过程中，12C/13C同位素交换的固体NMR实验进一步揭示了环戊烯碳正离子是高活性的“烃池”物种，可促进丙烷的转化。科研人员基于实验结果构建了Ga/ZSM-5分子筛上丙烷芳构化反应机制，丙烷在分子筛上脱氢形成初始烯烃物种，该过程反应速度较慢。初始烯烃进一步生成环戊烯碳正离子，在接下来的过程中，环戊烯碳正离子自身可以转化为芳烃产物，环戊烯碳正离子能够通过夺取丙烷分子上的氢负离子（hydride）而加速其脱氢过程，进而促进芳烃的生成。该研究揭示了分子筛上丙烷芳构化机制，将为丙烷芳构化反应的工业化应用提供重要指导。　　研究工作得到国家自然科学基金、中科院、湖北省科技厅及中科院青年创新促进会的支持。

近日，中科院合肥研究院安光所张为俊研究员团队在氯(Cl)原子引发的异丁烯醛(Methacrolein，MACR，化学分子式C4H6O)大气氧化反应研究方面取得新进展，相关论文以“基于光电离质谱检测技术的氯原子引发异丁烯醛氧化反应研究”为题在线发表在英国皇家化学学会期刊Physical Chemistry Chemical Physics上。 　　氯原子相比于大气中的其它氧化剂(OH自由基、臭氧O3等)具有更高的反应活性，随着近年来在内陆地区浓度的增加，氯引发的大气氧化过程的重要性越发显著。异丁烯醛是生物源挥发性有机物异戊二烯(C5H8)大气氧化的特征中间产物，具有较高的化学活性，其氧化降解对于大气臭氧和二次有机气溶胶的生成具有重要影响。 　　实验中，唐小锋研究员和林晓晓副研究员等人采用微波放电流动管反应器模拟大气氧化反应，结合实验室自行研制的真空紫外光电离反射式飞行时间质谱仪，在线检测氯原子引发异丁烯醛氧化过程中的反应物、中间体自由基和产物，开展了低NOx条件下氯原子与异丁烯醛的氧化反应机理研究。 　　结果表明，氯原子与异丁烯醛之间通过夺氢和加成反应分别生成C4H5O和C4H6OCl自由基，且与氧气(O2)进一步反应生成C4H5OO2 和 C4H6OClO2过氧自由基。在低氮氧化物(NOx，NO和NO2)条件下，过氧自由基继续与自身以及HO2自由基发生双分子反应，产生C4H5OO、C3H5OCl、C4H6OClO2H等产物。通过关键产物的动力学实验，结合高精度理论计算分析，获得了氯原子与异丁烯醛氧化反应详细的化学机制，有助于理解异丁烯醛在大气中的化学行为。 　　本文研究工作得到了国家自然科学基金、中科院国际合作重点项目和合肥大科学中心重点研发项目课题的经费支持。添加O2前后Cl和异丁烯醛反应的光电离质谱图氯原子引发异丁烯醛氧化反应机理图

近日，大连化学物理研究所精细化工研究室有机硼化学与绿色氧化创新特区研究组（02T6组）戴文研究员团队在多相光催化硼化方面取得新进展。团队选用易于制备的硫化镉纳米片作为多相光催化剂，利用光生电子—空穴的协同氧化还原作用，通过选择性硼化反应，实现了烯烃、炔烃、亚胺以及芳（杂）环的高值转化，合成了硼氢化和硼取代产物。氮杂环卡宾硼烷（NHC-BH3）由于其化学性质稳定且制备方法简单，近年来作为一种新型硼源，被应用于自由基硼化反应中。然而，大量有害的自由基引发剂或昂贵且无法回收的均相光催化剂的使用仍然阻碍其广泛应用。因此，发展一种通用、廉价且可循环的催化体系对NHC-BH3参与的自由基硼化反应的发展具有重要意义。在上述研究背景下，戴文团队发展了一种简单、高效的多相光催化体系。该体系利用易于制备的硫化镉纳米片作为多相光催化剂，NHC-BH3为硼源，在室温光照的条件下，实现了多种烯烃、炔烃、亚胺、芳（杂）环以及生物活性分子的选择性硼化反应。由于该转化过程充分利用了光生电子—空穴对，从而避免了牺牲剂的使用。进一步研究发现，该催化体系不仅能够实现克级规模放大，且催化剂多次循环后依旧保持稳定的收率，同时，该催化体系作为一个可循环的通用平台，回收后的催化剂仍可继续催化不同种类底物的硼化反应，这些结果可为以NHC-BH3为硼源的自由基硼化反应的发展提供新思路。此外，该工作还对所得到的有机硼化物进行了衍生化，合成了含有羟基，硼酸酯和二氟硼烷反应活性位点的合成砌块。　　戴文团队一直致力于多相催化大宗化学品（烯烃、炔烃、有机硫化物和醇等）的高附加值转化并取得了一系列研究成果：在前期的工作中，分别发展了钴基氮掺杂介孔碳催化醇的氧化酯化制备酯（Angew. Chem. Int. Ed.，2020）、廉价锰氧化物催化醇的氧化氨化制备酰胺和腈（Chem，2022）、铁单原子纳米酶催化酮的氧化氨化制备腈（Science Advances，2022）、锰氧化物催化不饱和碳氢资源的氧化氨化制备酰胺和腈（JACS Au，2023）、钴纳米颗粒和钴单原子协同催化有机硫化物制备酰胺和腈（Nat. Commun., 2023）。　　相关研究成果以“Facile Borylation of Alkenes, Alkynes, Imines, Arenes and Heteroarenes with N-Heterocyclic Carbene-Boranes and a Heterogeneous Semiconductor Photocatalyst”为题，于近日发表在《德国应用化学》（Angewandte Chemie International Edition）上，并被选为热点文章（Hot Paper）。该工作的共同第一作者是大连化学物理研究所02T6组博士后谢复开和科研助理毛展。上述工作得到了辽宁省优秀青年基金的资助。

个前言在化学合成中，每一步反应都有其独特性。对应于其独特性，化学化工研究者需要寻找合适的反应器来研究其工艺参数，实现放大生产。今天给大家介绍一篇多步反应全连续的文章。作者应用微反应器、固定床反应器以及釜式反应器杂化，实现硝化、加氢、环化、还原全连续操作，实现了Afizagabar (S44819)关键中间体的连续生产。研究背景Afizagabar (S44819) 是一种首创的、有竞争性和选择性的 α5-GABAAR 拮抗剂。由于临床研究需要相对较高的剂量，在产品的开发阶段需要生产约150kg的Afizagabar。然而，在釜式工艺放大的过程中，特别是在硝化和氢化的步骤中，安全及放大问题阻碍了产品生产的进程。图1. Afizagabar方程式研究过程Afizagabar(S44819)的合成，涉及了两个关键中间体INT15和INT23 ，如图2所示，两者经过一系列反应最终合成产品S44819。图2. Afizagabar(S44819)合成路线INT15的合成过程：原料STM1先硝化后得到中间体11，中间体11经过Dakin−West反应、还原得到中间体13，中间体13关环、再经过硼氢化钠还原得到关键中间体INT15。本文主要介绍INT15的多步串联合成研究过程。一. 硝化工艺过程研究1. 釜式硝化工艺研究合成INT15的第一步硝化，釜式工艺是以硝酸-硫酸混酸为硝化剂，反应时间50−90分钟。但当温度升高，会生成危险的二硝基衍生物而安全风险大。硝化反应放热量大，步骤本身的反应热存在安全风险。而且后续步骤的反应热也存在安全风险。从DSC数据可知(图3)，中间体11和中间体12的分解能量非常的高， (ΔHINT11 = −745 J/g, onset: 205 °C ΔHINT12 = −1394 J/g, onset: 187 °C)，如果发生分解那么后果将会变得非常严重。图3. 中间体11和中间体12的DSC谱图2. 微反应连续硝化工艺研究作者对传统的硝化工艺进行了重新设计，使用微反应器代替间歇釜来实现硝化过程。图4.连续流硝化反应作者选用硝酸（HNO3）和冰醋酸（AcOH）作为硝化剂，对连续反应条件做了优化。通过实验得到硝化步骤的操作参数范围为：温度为35~45℃，停留时间30S，流速范围为1-6mL/min，反应转化率接近100%。该连续流工艺与传统釜式工艺相比：连续流微反应反应时间大大缩短（由釜式50−90分钟缩短到30秒）；连续流无低温操作，节省能耗（微反应可以在35~45℃下进行，釜式在-65°C下进行）；反应可控性好，易于放大；消除了二硝的产生，生产的安全性大大提升。二. 固定床加氢过程研究图5. 氢化步骤反应方程式针对INT12加氢的过程，作者采用了固定床工艺。作者选用Pd/Al2O3做为催化剂，在固定化床式加氢反应器中进行反应，通过加入HCL将INT13分批成盐的方式解决其不稳定的问题。并且，作者打通了微反应器硝化和固定床反应器氢化的两步连续过程。同时，为了减少单元操作和溶剂置换工序，作者对氢化、关环以及还原步骤的溶剂进行了优化。表1.不同溶剂对氢化和环化反应的影响研究发现，使用四氢呋喃/二氯甲烷/乙腈体系不仅有很高的氢化以及环化的转化率，而且可以将硝化、氢化、环合以及还原工序串联，实现连续化生产。多步反应全连续，溶剂的选择往往是成败的关键。三. 多步串联合成中间体INT15图6. 连续串联合成中间体INT5工艺流程图作者选用微通道反应器、固定化床加氢反应器、釜式反应器杂化的方式，经过溶剂筛选、工艺条件优化，将硝化、氢化、环化、还原反应步骤串联，中间不经过分离，实现了多步反应的全连续（图6）。多步全连续工艺不仅可以减少操作步骤，而且生产效率大幅度提高。串联后，实验室规模稳定运行5小时，并以11.95g/h的通量得到97.1%纯度的INT15。实验小结连续流技术改变了药物研究的时空产率，有了更广的参数窗口。与在线分析仪器的良好的兼容性，可以更好地实现自动化和智能化，有助于提高研发效率和快速转化，从而获得更好的技术优势；微通道连续流技术，由于其较低的持液量、强大的传质和换热能力，对于在传统间歇生产模式下具有安全风险的反应，例如涉及剧毒试剂、不稳定中间体的反应，具有较好的优势；此外，连续流生产是降低API合成工艺放大的有效工具，可以更快地应对市场变化，节省中试放大成本，提升企业的竞争力。参考文献：Org. Process Res. Dev. 2022, 26, 1223−1235编者语康宁反应器模块化的组装方式和开放的接口，非常适合与其他类型的反应器、在线检测设备以及后处理装置联用。康宁反应器无缝放大的技术，可以帮助客户实现更高效的工业化生产，尤其是硝化、加氢、重氮化、卤化等危险反应工艺。在过去的几年中，康宁已实施了多套杂化的多步连续工艺，帮助客户实现了传统间歇反应釜工艺向连续流技术的升级和改造，取得了非常好的社会效应和经济效应。

本文由中国科学院大学协同创新实验室所作，文章发表于Oganic Letters (Org. Lett.2021, 23, 5, 1577–1581)。 可见光促进的脱氨烷基化反应已经成为一个化学合成的重要研究方向，从廉价易得的原料出发合成羰基化合物是现代合成科学的重要目标，而β，γ-不饱和羰基化合物因其独特的活性特征，日益成为有价值的合成砌块。传统方法合成β,γ-不饱和羰基多建立在过渡金属催化的交叉偶联反应，如钯、镍或铜催化下的烯醇和烯基卤代物、烯基磺酸化合物等反应（图1A）。近年来，可见光促进的脱氨烷基化反应已经成为多样化烯烃制备的重要手段（图1B）, 而利用弱相互作用EDA形成的策略，该课题组发现仅仅通过碱金属盐（例如，NaI, NaOAc, K2CO3等）便可以与N-羟基邻苯二甲酰亚胺酯（NHPI esters）以及系列吡啶盐等形成EDA复合物（图1C）。据此，作者推测仅仅通过碘化钠和Katritzky盐就可以直接形成EDA复合物，产生的烷基自由基与双键偶联，再生成相应的产物（图1D）。通过可见光促进EDA复合物引发的Katritzky盐与烯烃的脱氨基烷基化反应，成功实现了β,γ-不饱和酯类化合物的构建，该方法原料简单、条件温和，无需过渡金属催化和额外的添加剂，具有通用性。图1 首先进行反应条件的优化，分别以1a和2a为原料，在45℃的LED光照条件，DMA为溶剂，加入NaI（20% mol%）反应过夜后得到的偶联产物3a，获得了最优收率95%（图3）。由于这种弱相互作用形成的复合物是很难直接分离表征的，UV-vis光谱表征技术的发展为我们研究这种弱相互作用的形成提供了有利的检测手段。利用岛津UV-2550对反应中的各底物之间，底物与催化剂之间以及底物自身的紫外可见光谱进行表征测试，明确了碘化钠和Katritzky盐直接形成EDA复合物的猜想，为实验的机理研究提供了有力的证据（图2）。进一步对1a和NaI的EDA复合物进行了DFT计算，发现其溶剂化的络合自由能为9.6 kcal/mol。 除此之外，在实验条件优化过程中，作者还使用了GC-2010 plus，GCMS-TQ8040用于制作反应产率的标准曲线。对反应产物不易分离或者分离后难以提纯而又对产率有严格要求的反应体系，利用绘制的标准曲线，不仅能够得到准确快速的每次优化条件的产率值，而且大大减轻实验操作者工作量，能够提高实验效率，减少实验耗材的使用（图3）。 图2图3 随后，作者对于底物的适用性进行了扩展，对于系列苯丙氨酸衍生的含吸电子基或者供电子基的吡啶盐（3a-g）均可以顺利反应。此外，该方法可耐受多种官能团（3h-n）（图4）。同时，二苯乙烯上取代基的影响（3o-s）也被一并考虑，亦具有较好的结果；苯乙烯（3t）的反应也得到了相应的β,γ-不饱和产物，尽管产率有所降低，其具有很好的E/Z比率，取代的苯乙烯（3u-x）也得到相应的产物，但是E/Z比率出现降低。该方法也适用于肉桂酸（3t）为原料和吡啶盐的反应，各种取代肉桂酸（3y-b’）也容易发生反应，可以得到高E/Z比例的β,γ-不饱和酯（图5）。 图4图5 同时，对于反应机理，作者进行了详细的DFT计算并进行了阐释（图6）。 图6 本研究开发了一种更为简单的合成β,γ-不饱和羰基化合物的方法，只需要NaI和Katritzky盐即可实现。DFT计算研究表明二者间的弱相互作用力加速催化EDA的产生，并揭示了自由基反应的机理。该反应从廉价易得的原料出发，不使用过渡金属催化剂和任何添加剂，操作性强，通用性良好。 关联仪器 文献题目《Photoinduced α‑Alkenylation of Katritzky Salts: Synthesis of β,γ-Unsaturated Esters》 使用仪器岛津UV、GC、GCMS 作者Chao-Shen Zhang,† Lei Bao,† Kun-Quan Chen, Zhi-Xiang Wang,* and Xiang-Yu Chen*Corresponding Authors：Zhi-Xiang Wang − School of Chemical Sciences, University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China Xiang-Yu Chen − School of Chemical Sciences, University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China Authors：Chao-Shen Zhang − School of Chemical Sciences, University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, ChinaLei Bao − School of Chemical Sciences, University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, ChinaKun-Quan Chen − School of Chemical Sciences, University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China †C.-S.Z. and L.B. contributed equally. 声明 1、本文不提供文献原文。2、所引用文献仅供读者研究和学习参考，不得用于其他营利性活动。3. 文中涉及最优，最佳类描述，限于实验组别对比结果。4. 本文内容非商业广告，仅供专业人士参考。

聚合酶链式反应 (The polymerase chain reaction ,PCR) 彻底改变了 DNA 分析和扩增的方式。自 20 世纪 80 年代推出以来，PCR 已发展成为分子生物学中最重要的技术之一。它是一种快速、定向扩增特定 DNA 序列的方法，基于 DNA 变性、引物杂交和耐热 DNA 聚合酶合成 DNA 的原理。PCR 在科学和医学领域有着广泛的应用。在基因表达分析中，它可用于量化特定基因的表达并研究其调控。在基因分型中，PCR 能够识别基因变异并将基因型分配给特定性状或疾病。在法医 DNA 分析中，PCR 还可用于放大 DNA 的微小痕迹，并利用它们来识别嫌疑人或分析亲属关系。PCR也用于传染病的诊断。这样可以快速、准确地检测病毒或细菌等病原体，从而实现早期诊断和针对性治疗。在产前诊断中，PCR 还用于识别未出生婴儿的遗传异常或染色体疾病。PCR 基础知识PCR 由几个步骤组成。在第一步变性中，双链 DNA 通过加热分离，形成单链。当溶液冷却时，短的合成 DNA 引物特异性结合两条单链并标记要扩增的区域（退火）。在随后的延伸过程中，DNA 聚合酶与标记位点结合并沿着模板合成新的 DNA 链。该酶通过添加核苷酸（DNA 的组成部分）来激活。通过重复变性、退火和延伸步骤，复制的 DNA 片段数量可以呈指数增长。因此，经过多次PCR循环后，原始DNA序列可以被扩增成数千或数百万个拷贝。PCR 可以通过多种方式进行修改，以适应特定的应用，例如，通过使用特定的酶或标记。PCR 具有许多优点，使其成为现代分子生物学中不可或缺的工具。这里首先要提到的是高灵敏度和低材料要求。PCR 可以扩增最少量的 DNA 或 RNA，从而可以非常灵敏地检测病原体或特定序列。为此只需要少量的 DNA 或 RNA，这简化了采样和样品制备，并减少了所需起始材料的数量。通过使用与精确定义的 DNA 或 RNA 序列结合的特异性引物，PCR 可以非常具有特异性并选择性地扩增目标材料。快速获得结果；扩增过程通常可在数小时内完成。自动化 PCRPCR 的最大优势之一是其自动化能力，可以更轻松地检查大量样本并减少相关工作量。自动化 PCR 包括自动化系统和仪器执行的所有经典子步骤。所需试剂（DNA 模板、引物、DNA 聚合酶、核苷酸和缓冲溶液）的精确配量和添加是在受控环境中进行的，以最大程度地减少污染。热循环仪用于精确控制温度循环，包括变性（将 DNA 分离成单链）、退火（引物与目标 DNA 结合）和延伸（由引物合成互补 DNA 链）的步骤。 DNA 聚合酶）。现代自动化 PCR 系统可以实时检测和评估 PCR 结果。这可以使用与特定 DNA 序列反应的荧光探针或染料来完成。该系统在 PCR 过程中检测荧光信号，以确定目标 DNA 的存在和定量。使用特殊软件分析从自动 PCR 获得的数据。该软件可以解释 PCR 结果、计算扩增曲线、确定阈值以及对目标 DNA 进行定量。市场上有各种各样的自动化 PCR 仪器，每种仪器都提供不同的功能和功能。Thermo Fisher Scientific（美国沃尔瑟姆）是提供各种自动化 PCR 系统的领先供应商之一，其中包括 Veriti Dx 96 孔热循环仪以及 Applied Biosystems QuantStudio 3 和 5 实时 PCR 系统。这些系统具有从实时 PCR 到数字 PCR 的各种功能，可用于研究实验室和临床环境。Bio-Rad（美国赫拉克勒斯）也是著名的实验室仪器制造商，提供自动化 PCR 系统，例如 CFX Opus 实时 PCR 检测系统和 QX200 微滴式数字 PCR 系统。除此之外，这些系统能够实时或以数字液滴格式进行精确的 DNA 扩增和检测。Roche Diagnostics（瑞士巴塞尔）提供用于实时 PCR 的 LightCycler 仪器。这些仪器可快速扩增和检测 DNA 序列，广泛应用于分子诊断。Illumina（美国圣地亚哥）是新一代测序 (NGS) 领域的领先公司，其产品组合中拥有自动化 PCR 系统。MiseqDx 仪器是一款自动测序仪，可在一个集成系统中实现基于 PCR 的扩增和 DNA 测序。为了进一步提高自动化程度，可以通过提取、清洗和选择性片段化来制备 DNA。Maxwell 仪器（Promega，麦迪逊，美国）等适合此目的，因为它能够自动提取和纯化可用于 PCR 的核酸。QIAcube 自动化系统（Quiagen，希尔登，德国）还可以自动纯化 DNA 样品。还有许多其他制造商提供自动化 PCR 系统。该领域的市场正在迅速发展。因此，在选择系统时，建议考虑具体要求、所需功能以及与计划应用程序的兼容性。自动化 PCR 系统应具有几个重要特性，以实现高效可靠的 PCR 结果。这首先包括精确的温度控制。它对于正确实施 PCR 各个步骤（变性、退火和延伸）至关重要。该系统应提供对温度循环的精确控制并保持严格的耐受温度范围。自动化 PCR 系统必须提供可靠的检测技术来测量 PCR 结果。这可以通过荧光探针、染料或其他检测方法来实现。检测的高灵敏度、特异性和重现性对于准确的 PCR 结果至关重要。质量保证和污染控制机制还应结合起来，以确保结果的准确性和可靠性。这可以通过使用阴性对照、自动移液、封闭反应管或其他方式来实现。其他要求包括灵活性和适应性。该系统应支持不同的 PCR 格式（例如实时 PCR、数字 PCR 或等温 PCR），并提供设置和定制不同 PCR 反应和方案的可能性。根据应用，必须保证与常用试剂和耗材的适当兼容性。与不同 PCR 试剂盒制造商和试剂的兼容性是能够使用各种测定和方案的优势。自动化 PCR 系统还应该具有可扩展性，以适应 PCR 反应的通量以满足要求。它们应该提供并行处理大量样品以实现高通量的可能性。用户友好的软件具有直观的用户界面，是易于操作的标准配置。该软件应该能够对 PCR 方案进行编程、监测反应进度并分析数据。通常内置用于量化、阈值和分析扩增曲线的强大数据分析功能。与手动实施相比，自动 PCR 具有多种优势。通过使用热循环仪和 PCR 机器人等自动化系统可以提高 PCR 的准确性和重现性。温度循环的精确控制和试剂的准确剂量可以提高效率并减少错误和污染。此外，自动化允许同时进行多个 PCR 反应，从而节省大量时间。自动化还可以实现复杂的 PCR 方案，例如多重 PCR [1] 和巢式 PCR [2]，广泛应用于研究和诊断。图 1：自动 PCRPCR 技术的最新发展 尽管 PCR 是分子生物学中的一项成熟技术，但它仍在不断得到进一步发展，以提高效率、灵敏度和应用领域。与经典 PCR 相比，等温 PCR 保持恒定温度，这使得过程更容易、更快 [3]。环介导等温扩增 (LAMP) 等等温 PCR 技术无需热循环仪即可扩增 DNA。这些方法用于快速诊断传染病和遗传性疾病。此外，数字PCR（dPCR）的发展进一步扩大了PCR的可能性[4]。DNA 不是在单个反应中扩增，而是被分解为数千或数百万个单独的反应。对结果进行统计分析可以精确确定 DNA 拷贝的绝对数量。dPCR 可用于检测癌症中的微小残留病、测定基因拷贝数以及准确测定病毒载量等应用。数字液滴 PCR (ddPCR) 是数字 PCR 的一种变体，其中 PCR 反应分为数千或数百万个水滴 [5]。每个液滴都含有一个或几个 DNA 拷贝。通过分析阳性和阴性液滴可以精确确定DNA拷贝的绝对数量。ddPCR 具有高灵敏度、精确度和重现性，可用于非侵入性产前诊断和癌症液体活检等应用。小型便携式 PCR 系统的开发使得 PCR 可以在实验室外使用。即时 PCR 设备用于医疗诊断，特别是在偏远地区或快速诊断传染病。这些系统易于使用，不需要复杂的基础设施，并能在短时间内提供可靠的结果。PCR 和 NGS 技术的结合彻底改变了 DNA 测序 [6]。通过使用基于PCR的方法，例如测序前的PCR扩增，可以有针对性地扩增和分析特定的DNA序列。这样可以识别突变、遗传变异，并对 DNA 序列进行详细研究。参考文献[1] Hasan, M. R., Kalikiri, M. K. R., Mirza, F. (2021). Real-Time SARS-CoV-2 Genotyping by High-Throughput Multiplex PCR Reveals the Epidemiology of the Variants of Concern in Qatar. International Journal of Infectiuos Diseases. 112, pp. 52-54. DOI: 10.1016/j.ijid.2021.09.006.[2] Green, M.R. (2019). Nested Polymerase Chain Reaction (PCR). Cold Spring Harbor Protocols. DOI:10.1101/pdb.prot095182.[3] Asielle, P. J., Baeumer, A. J. (2012). Miniaturized isothermal nucleic acid amplification, a review. Lab Chip, 11, pp. 1420-1430, DOI:10.1039/C0LC00666A.[4] Morley, A.A. (2014). Digital PCR: A brief history, Biomolecular Detection and Quantification, 1(1), pp. 1-2, DOI: 10.1016/j.procbio.2012.11.007.[5] Kojabad, A. A., Farzanepour, M. Galeh, H. E. G. et al. (2021). Droplet digital PCR for viral DNA/RNA, current progress, challenges, and future perspectives. Journal of Medical Virology, DOI: 10.1016/j.bdq.2014.06.001.[6] Ladetto, M., Brüggemann, M., Monitillo, L. et al. (2013). Next-generation sequencing and real-time quantitative PCR for minimal residual disease detection in B-cell disorders, Leukemia, 28, 1299-1307, DOI: 10.1038/leu.2013.375.关于作者Kerstin ThurowCenter for Life Science Automation, Universität Rostock, Rostock, DeutschlandRostock, Germany教授、博士、工程师。于 1995 年在慕尼黑路德维希马克西米利安大学获得博士学位。1999 年，她取得了测量与控制工程的资格。同年，她被任命为罗斯托克大学工程学院“实验室自动化”教授。自 2004 年以来，她一直担任罗斯托克大学“自动化技术/生命科学自动化”系主任，并担任罗斯托克大学生命科学自动化中心主任。她的研究主题包括生命科学过程的自动化、机器人技术、移动机器人技术以及系统集成和系统工程。原文：Automation of Polymerase Chain Reaction (PCR)，Wiley Analytical Science newsletter，8 February 2024供稿：符 斌

近日，中国科学院合肥物质科学研究院智能机械研究所刘锦淮课题组的研究员杨良保等人成功制备了单根可视化的表面增强拉曼光谱(SERS)纳米反应器，并利用其监测及检测了等离子驱动和小尺寸金纳米颗粒催化的两种化学反应。该成果不仅实现了对两种催化体系的检测及监测，对设计更好的SERS活性平台及监测催化体系有重要意义。相关成果发表在英国皇家化学会《化学通讯》杂志上(Chem. Commun. 2015, DOI: 10.1039/C5CC03792A)。 　　近几年，监测等离子体驱动及金纳米颗粒催化的反应受到广泛关注，因此研究人员设计并拓展了各种各样的监测体系。众所周知，表面增强拉曼光谱(SERS)已经成为一个强大的分析方法。与其他的振动光谱相比，SERS技术不仅可以提高检测的灵敏度，更重要的是它还可以提供分子的指纹信息。这些优势使得SERS成为检测及监测催化反应的最佳分析工具。但是，大多数纳米结构作为SERS活性基底，依然存在着热点的构筑不均、纳米结构容易团聚等问题，这些问题使得SERS检测的重现性差。 　　针对上述问题，智能所科研人员设计了一种杂化的双金属纳米结构，可以将两种金属的特性结合到一个纳米结构中：以一维的银纳米线为模版，将合成的小尺寸正电荷金纳米颗粒利用静电吸附组装到银纳米线上。将金纳米颗粒有序地修饰在银纳米线上，颗粒和线之间的等离子耦合以及金颗粒的有序组装使得整个体系可以作为一个SERS活性平台，解决了银纳米线的SERS活性由于纵向的等离子体吸收在近红外区域，不能和激光很好地匹配而减弱的问题，成功实现对目标物的灵敏性和重现性检测。 　　科研人员设计的这种单个一维的SERS反应器，由于颗粒和线的等离子体耦合以及小尺寸的金纳米颗粒的具有催化效应等特点，既可以实现对等离子体驱动的化学反应监测，又可以监测金颗粒催化的反应。更重要的是，由于银纳米的长度在微米量级，可以在拉曼光学显微镜下进行清晰定位，这使得催化体系可以限定在一个固定的区域，减少周围基底的干扰。 　　该研究工作得到了国家重大科学仪器设备开发专项任务、国家重大科学研究计划纳米专项和国家自然科学基金等项目的支持。 单根可视化的SERS纳米反应器监测催化反应示意图

在多相催化中，对催化剂活性状态的测量是揭示复杂催化剂结构与活性关系的关键。目前，大多数的催化研究以测量催化剂的结构信息和分析反应器出口的产物为主，对于物质在“黑匣子”式固定床反应器内部不同位置的实时状态监测仍为研究难题。 近期，德国REACNOSTICS公司研究推出的多功能原位空间分辨固定床原位反应器，可实现测量和/或模拟反应器内的浓度、温度和流场，可视化呈现出物质在反应器不同位置的实时状态，并通过原位即时空间分辨光谱（Operando Spectroscopy）实现对催化反应动力学的监测与控制。设备有效解决了传统“黑匣子”式反应器内部动态无法监测的难题，使得催化反应各项性能指标“透明”。该催化反应器可以与拉曼光谱、质谱、气/液相色谱等仪器联用，达到不断优化催化反应的目的。多功能原位空间分辨反应器-紧凑型反应器 CPR（多种用途、小巧紧凑的设计、带光学接口） 汉堡工业大学联合德国DESY同步辐射光源使用了德国REACNOSTICS公司的多功能原位空间分辨反应器，研究监测了C2H6 在MoO3 /γ-Al2O3上氧化脱氢反应过程中的温度、气体浓度梯度和高能 X 射线衍射 (XRD)的变化过程。该设备助力科研人员实现了空间分辨的材料结构与催化活性的构效关系分析。 多功能原位空间分辨反应器通过催化固定床实时测量空间分辨气体组成、温度和X射线衍射物相。空间梯度是通过毛细管采样技术获得的，用一根带有小采样口的采样毛细管穿过催化剂固定床的中心，放置在反应器管中，如图1所示。产物通过取样孔从反应区连续抽出。毛细管以及取样孔和热电偶被固定在空间中，反应管沿被探测的样品轴方向平移。通过这种方式，整个催化剂反应区可以沿着包括取样孔、热电偶尖端和X射线束的测量区域移动，从而实现空间分辨的测量。图表 1 多功能原位空间分辨反应器实现空间分辨原位测量的工作原理示意图图表 2 实验装置示意图 如图3所示，分步测量能够有效地区分不同的气态反应物和产物及其在催化剂固定床的每个内部位置的浓度。反应物和产物的浓度比符合C2H6氧化脱氢为C2H4的预期。图表 3 (a)催化剂分布图；(b) 不同的气态反应物和产物及其在每个内部位置的浓度 随着催化剂固定床床沿线反应进程的增加，催化剂暴露在强烈变化的局部气体成分中，这导致催化剂在气相转化时的反应动力学和视觉外观发生变化。然而，这些观察结果只关注了化学反应系统的一部分。因此，作者结合空间分辨 XRD，记录了38 mm长的催化剂反应区的27 个衍射图，形成相应的 XRD 分布（图4）。图表 4 不同位置的XRD图谱 根据结构相似性，催化剂床可以分为三个区域（0-18 mm；18-24 mm；24-38 mm）。第一个工作区 (0–18 mm) 和第三个工作区 (24–38 mm) 的 XRD 图非常稳定，显示出各自相同定性的衍射结果。在第二个工作区（即中间体过渡区）， XRD 揭示了一个明显的相变，如图 5 所示，超过36 mm的X射线衍射图显示，具有单斜晶系结构的MoO2是与氧化钼有关的晶相。出现MoO2衍射的同时MonO3n-x信号减少，在19 mm处开始观察到MonO3n-x还原为MoO2。图表 5 不同工作区位置的XRD结果 本项研究中作者以MoO3 /γ-Al2O3催化剂上的乙烷脱氢制乙烯为例，利用德国REACNOSTICS公司的多功能原位空间分辨反应器同时进行温度、气体组成和高能XRD的测量，验证了该装置在原位测量中的优越性。集成的全自动设计可以与一系列光束线兼容，且样品转换和操作十分简便。此外，该技术还适用于对高压和高温有要求的多种反应体系，可以搭配联用各种气/液相/质谱、红外拉曼光谱和X射线衍射、X射线吸收光谱、拉曼光谱、SAXS等表征方法，从而多角度促进对催化反应体系的优化。

催化氢化反应是指还原剂或氢分子等在催化剂的作用下对不饱和化合物的加成反应。它是有机化合物还原方法中最方便、最常用、最重要的方法之一。多相催化氢化反应主要包括碳碳、碳氧、碳氮键等不饱和重键的加氢反应和某些单键发生的裂解反应。被还原的底物和氢一般吸附在催化剂表面，活化后进行反应。多相催化氢化主要有如下优点。①还原范围广、反应活性高、选择性好、速度快：有些反应（如碳碳不饱和键的加氢）应用其他方法比较复杂和困难，而应用催化氢化比较方便；②经济适用：氢气本身价格低廉，成本低，操作方便，对醛酮、硝基及亚硝基化合物都能起还原作用，不需其他任何还原剂和特殊溶剂；③后处理方便、反应条件温和、操作方便：反应完毕后，只需滤去催化剂，蒸发掉溶剂即可得到所需产物，产品纯度、收率都比较高，且干净无污染。因此，多相催化氢化在药物合成中有广泛的应用。01碳碳不饱和键的多相催化氢化1） 烯、炔的多相催化氢化：烯键和炔键均为易于氢化还原的官能团。通常用钯、铂和Raney镍作催化剂，在温和条件下即可反应。除酰胺卤和芳硝基外，分子中存在其他可还原官能团时，均可用氢化法选择性还原炔键和烯键。例如：抗精神病药物匹莫齐特（pimozide）中间体的合成。心血管系统药物艾司洛尔（Esmolol）中间体的合成。肺心病治疗药物樟磺咪芬（Trimetaphan）中间体的合成。一般规律：炔键活性大于烯键，位阻较小的不饱和键活性大于位阻较大的不饱和键，三取代或四取代烯需在较高的温度和压力下方能顺利进行反应。p-2型硼化镍能选择性地还原炔键和末端烯键，而不影响分子中存在的非末端双键，效果较Lindlar催化剂好。p-2型硼化镍在还原多烯类化合物时，不导致烯键异构化，也不导致苄基或烯丙基的氢解。在多相氢化反应中，炔烃、烯烃和芳烃的加氢常得到不同比例的几何异构体。一般认为，吸附在催化剂表面的是作用物分子不饱和结构空间位阻较小的一面，已吸附在催化剂表面的氢分步转移到作用物分子上进行同向加成（syn-addition）。因此，氢化产物的空间构型主要由作用物的空间因素和催化剂的性质两个方面决定。在炔类和环烯烃的加氢产物中，由于同向加成，产物以顺式体为主，但由于向反式体转化更稳定等因素，所以仍有一定量的反式体。雌性激素药雌酮（Estrone）中间体的合成。2）芳香环的多相催化氢化：苯为难于氢化的芳烃，芳稠环（如萘、蒽、菲）的氢化活性大于苯环。取代苯（如苯酚、苯胺）的活性也大于苯，在乙酸中用铂作催化剂时，取代基的活性为ArOhArNh2ArCOOhArCh3。不同的催化剂有不同的活性顺序，用铂、钌催化剂可在较低的温度和压力下氢化，而钯则需较高的温度和压力。如苯甲酸可用铂催化剂在较温和的条件下还原为环己基甲酸。激素药炔诺孕酮（Norgestrel）中间体的合成。某些取代苯选用铑作催化剂，可在较温和的条件下氢化，得到较好的收率。02醛酮的多相催化氢化目前，催化氢化还原是应用最广泛的将羰基还原为羟基的两种还原方法之一。醛和酮的氢化活性通常大于芳环而小于不饱和键，醛比酮更容易氢化。脂肪族醛、酮的氢化活性较芳香醛酮低，通常以Raney镍和铂为催化剂，而钯催化剂的效果较差，且一般需要在较高的温度和压力下还原。例如，由葡萄糖氢化的山梨醇（Sorbiol）。治疗帕金森病的药物左旋多巴（Levodopa）中间体的合成。与脂肪族醛、酮氢化不同，钯是芳香族醛、酮氢化十分有效的催化剂。在加压或酸性条件下，芳香族醛、酮氢化所生成的醇羟基能进一步被氢解，最终得到甲基或亚甲基。氢化法是还原芳酮为烃的有效方法之一。在温和条件下，选用适当活性的Raney镍作为还原剂，可得到醇。03羧酸衍生物的多相催化氢化1）酰卤的多相催化氢化：酰卤与加有活性抑制剂（如硫脲）的钯催化剂或以硫酸钡为载体的钯催化剂，于甲苯或二甲苯中，控制通入氢量略高于理论量，即可使反应停止在醛的阶段，得到收率良好的醛。在此条件下，分子中存在的双键、硝基、卤素、酯基等不受影响，如重要制药中间体三甲氧基苯甲醛的合成。2，6-二甲基吡啶的四氢呋喃可作为钯催化剂的抑制剂。在钯催化下，将氢 通入等当量的酰氯及2，6-二甲基吡啶的四氢呋喃溶液中，在室温下反应，即可以良好的产率得到醛。本法条件温和，特别适用于对热敏感的酰氯的还原。如8-壬酮酰氯用本法还原时，羰基不受影响。2）腈的多相催化氢化：催化氢化法是腈类化合物还原的主要方法。催化氢化还原可在常温下以钯或铂为催化剂，或在加压下以活性镍为还原剂，通常其还原产物中除伯胺外，还有较大量的仲胺，这是所生成的伯胺与反应中间物（亚胺）发生副反应的结果。为了避免生成仲胺的副反应，可以钯、铂或铑为催化剂，并在酸性溶剂中还原，使产物伯胺成为铵盐，从而阻止加成副反应的进行；或以镍为催化剂，在溶剂中加入过量的氨，使不易发生进一步脱氨，从而减少副产物的产生。例如，在抗皮炎药物维生素B6（Vitamin B6）中间体的合成中，一步催化氢化实现了硝基成氨基、氰基成氨甲基、氯被氢解掉等三个基团的转化。04含氮化合物的多相催化氢化1）硝基化合物的多相催化氢化：催化氢化法也是还原硝基化合物的常用方法，其具有价廉、后处理手续简便且无"三废"污染等优点。活性镍、钯、铂等均是最常用的催化剂。通常，使用活性镍时，氢压和温度要求较高，而钯和铂可在较温和的条件下进行。例如抗生素奥沙拉秦（Olsalazine）中间体的合成。由于催化氢化还原活性与催化剂及反应条件有关，因而可根据不同的需要，调节或控制反应活性。例如硝基苯还原，可选择合适的氢化条件，使反应停留在生成苯胲阶段，然后在酸性条件转位得对氨基酚。这是生产制药中间体对氨基酚的最简捷路线。硝基化合物尚可采用转移氢化法还原，常用的供氢体为肼、环己烯、异丙醇等。其中，应用最普遍的是肼。其反应设备及操作均十分简便，只需将硝基化合物与过量的水合肼溶于醇中，然后加入镍、钯等氢化催化剂，在十分温和的条件下，即可完成反应。分子中存在的羧基、氰基、非活化的烯键均可不受影响。2）肟和亚甲胺的多相催化氢化：催化氢化法亦是将肟和亚甲胺还原成伯胺或仲胺的有效方法，在制药工业中已广泛采用，常用的催化剂是镍和钯。抗心律失常药美西律（Mexiletine）中间体的合成。3）叠氮化合物的多相催化氢化：叠氮化合物可被多种还原剂还原生成伯胺。其最常用的方法是催化氢化和用金属氢化物。而在催化氢化法中常用的催化剂是活性镍和钯。例如降压药贝那普利（5）芳杂环类的多相催化氢化某些芳杂环类化合物也可发生多相催化氢化反应。其催化还原活性较苯类芳环大，但比醛酮类化合物小。参考：药物合成反应总结氢化反应在医药、精细化工和其他有机合成中具有非常重要的地位。氢化反应原子利用率很高，同时可以减少后续的分离和纯化过程。但氢气参与的反应在实验室和工业化生产中危险系数极大，难于控制，易造成安全事故，国家安监局把氢化反应纳入18类重点监管危险反应中。现阶段随着连续氢化技术的发展，使用连续氢化反应仪或设备将间歇式氢化反应转化成连续氢化反应，可极大的降低反应风险提高设备及操作的安全性。目前欧世盛连续氢化设备能成功实现双键还原，硝基还原，脱苄基，芳香环还原，氰基还原，氢化脱卤等反应。欧世盛研发出全自动加氢反应仪1：可配高压氢气发生器2：压力温度范围宽，满足绝大多数反应需求0-10Mpa，室温-200oC3：智能化程度高 可视智能控制界面，全自动气液分离4：工艺条件可放大至千吨级

背景介绍环氧苯乙烷又称氧化苯乙烯，可用作环氧树脂稀释剂、UV-吸收剂、增香剂，也是有机合成，制药工业、香料工业的重要中间体。如环氧苯乙烷催化加氢制得的β-苯乙醇是玫瑰油、丁香油、橙花油的主要成分，广泛应用于食品、烟草、肥皂及化妆品香精。 二、传统工艺分析环氧苯乙烷工业上主要通过卤醇法和过氧化氢催化环氧化合成。卤醇法由于其能耗高，污染重，是一个急需改进的工艺；而借助有机金属催化进行的过氧化氢环氧化因其环保，无污染等优点，使得该工艺具备广阔前景。但其缺点也很明显，反应时间过长，过氧化氢用量过大，制约了其工业化应用。 三、连续流工艺探讨福州大学的连续流专家郑辉东团队就苯乙烯环氧化进行了一系列连续流研究，希望借助微反应器技术解决苯乙烯催化环氧化存在的问题。首先作者对2,2,2 -三氟苯乙酮的催化机理作了探讨。氟原子是一个良好的吸电子基团，2,2,2-三氟苯乙酮能与MeCN和H2O2反应后，生成一个更具活性的五元环氧化剂中间体，稳定这种过渡态是提高反应转化率和选择性的关键。?接着郑教授团队用该催化剂进行了釜式工艺的对照实验，确定了反应的催化剂，溶剂及缓冲液体系（如上图所示），并完成了20mmol的放大实验。这里，作者进行了釜式条件下，反应时间和转化率相关性的研究，如下：结果表明，只有通过延长反应时间至5小时，且增加反应浓度（减小反应体系的溶剂和缓冲液用量），才能得到90.3%转化率，95.7%选择性（Fig 1b）；此外，过氧化氢的用量需4个当量。作者分析原因，认为是非均相反应放大过程中，两相无法快速有效地混合以及换热效率低下导致局部反应差异化过大所致。因此，作者希望借助Corning 反应器高效优异的传质传热特性来解决这一问题。作者根据釜式工艺，在筛选优化了反应温度，催化剂比例，溶剂配比和流速等参数后，最终确定以模式3进行连续流环氧化，如下图所示，在模式3下，反应在80℃，背压8bar，总流速30ml/min，缓冲液流速8.5ml/min，通过过氧化氢的二次进料以及首次反应液的二次反应，可实现96.7%转化率，95%选择性，最终收率可达91.8%。整个反应耗时仅需3.17min，与釜式工艺的5小时相比，反应时间大大缩短，且反应效果更好（釜式工艺下，转化率仅90.3%），此外过氧化氢用量减小至3个当量。究其原因在于Corning反应器独特的心形结构设计，从而大大强化了反应过程中的传质和传热，使得反应速度大大提升。实验结论：●通过Corning连续流反应器发展并优化出一种新的苯乙烯环氧化工艺；●使用该连续流工艺，可获得较之釜式更为优异的反应结果，转化率96.7%，选择性95%；●该连续流工艺反应耗时更短（3.17min），安全性更高；●该工艺可以无缝放大，非常适合苯乙烯环氧化的工业化应用。参考资料：Journal of Flow Chemistry (2020). DOI:10.1007 /s41981 -019-00065-62018年9月5日，福州大学和美国康宁公司就微反应器应用创新达成战略合作伙伴协议，成立了福州大学-康宁反应器应用认证实验室。这是美国康宁公司在中国高校系统搭建的第一家反应器应用认证实验室，也是全球第6家反应器应用认证实验室。福州大学是国家“双一流”、国家“211工程”重点建设大学。石油化工学院在坚持发展创新的同时，一直把环保和安全作为专业教育的重要内涵，同时积极推进“产学研”深度融合，实现了多方的互利共赢、共同发展。福州大学-康宁反应器应用认证实验室成立一年多，在郑辉东教授的带领下，完成了多项研究，实验室成果的技术转化正在稳步推进中。康宁反应器技术有限公司版权所有未经许可，不得做任何形式的转载和出版

近日，大连化物所催化基础国家重点实验室包信和院士、汪国雄研究员与吕厚甫博士团队在高温CO2电解研究中取得新进展，通过电化学原位表征研究，揭示了固体氧化物电解器阴极动态重构和CO2电解反应机制。 　　固体氧化物电解器(Solid Oxide Electrolysis Cell，SOEC)在高温条件下利用可再生能源将CO2高效电解还原为CO，是一种极具工业应用潜力的负碳技术。然而，在CO2电解过程中，对SOEC阴极催化活性位点原位动态重构及CO2吸附活化机理认识仍然不足。本工作中，研究团队借助高温原位电化学X射线衍射(XRD)、近环境压力X射线光电子能谱(NAP-XPS)和原位X射线吸收光谱(XAS)等表征方法，深入研究了Ir掺杂的Sr2Fe1.45Ir0.05Mo0.5O6-δ(SFIrM)钙钛矿催化剂的动态电化学重构特性以及CO2吸附活化机制。研究发现，SFIrM钙钛矿阴极在CO2电解过程中表面偏析溶出高分散、高密度IrFe合金纳米颗粒(粒径约1.0nm，密度高于80000μm-2)；并且IrFe合金纳米颗粒表现出随电压施加和停止相应形成和消失的特征，阐明了电压作为主要驱动力在CO2电解过程中原位促使IrFe合金纳米颗粒在钙钛矿表面溶出的机制。 　　此外，碳酸盐物种作为CO2吸附和活化反应中间体在原位NAP-XPS中被观测到，其强度随IrFe@SFIrM界面的形成与消失而相应变化。相对于未发生表面溶出的Sr2Fe1.5Mo0.5O6-δ电极，SFIrM电极具有更高的碳酸盐/CO2面积比，证明IrFe@SFIrM界面作为CO2电解反应中的催化活性位点，表现出更高的CO2吸附活化能力。IrFe合金纳米颗粒可通过短暂氧化实现再分散，进一步提高了SOEC中CO2电解稳定性。 　　本研究阐明了SFIrM阴极的表面重构过程和催化作用机制，有助于深入研究认识SOEC中CO2电解过程。 　　相关工作以“In situ electrochemical reconstruction of Sr2Fe1.45Ir0.05Mo0.5O6-δ perovskite cathode for CO2 electrolysis in solid oxide electrolysis cells” 为题，发表在《国家科学评论》(National Science Review)上。该工作第一作者是我所502组博士研究生沈俞翔和刘天夫博士。该工作得到国家重点研发计划、国家自然科学基金等项目的支持。

6月24日，来自国内五省自治区和湖北省近百人的危化品企业监督管理者、化工专家、企业负责人和嘉宾，在宜昌参加全省危化品安全监管工作座谈会暨新技术应用推广现场会。推进微反应技术应用近几年，由于国家环保安监政策的要求，化工产业从东部沿海地区向中西部转移，湖北是要的承接省份之一。这些转移的企业有些涉及危化工艺。因此，中西部地区也承受着巨大安全生产压力。为此，湖北省应急管理厅早几年就进行了布局。省应急厅前后几次带领省内专家及重点企业走访浙江、江苏、山东，考察微反应连续流技术。同时，省应急厅多次召开危化品安全生产技术交流会，并在省内进行微反应连续流技术的应用试点。21年，明确要求新建硝化等5类重点监管危险工艺装置要进行微通道和管式反应等连续反应设备。此次会议，省应急厅邀请了多家微反应器技术提供商到场，对连续流技术应用成果和经验进行了总结与交流。企业现场技术交流会6月24日上午，参会者来到了长青（湖北）生物科技有限公司参观该公司使用微通道连续流技术实现重氮化反应的生产现场。长青（湖北）生物科技公司是江苏长青农化股份有限公司的下属企业。早在202年，康宁反应器技术就帮助江苏长青农化股份有限公司（江苏南通）了硝化项目的连续流技术改造。长青（湖北）生物科技公司交流会现场应湖北应急厅和长青农化的邀请，康宁反应器技术有限公司的副总裁贾柏峰先生和总工程师欧阳秋月先生，在现场向专家们仔细汇报了江苏长青农化股份有限公司的硝化项目的连续改造过程，同时介绍了康宁微反应器技术在危化品研发和生产中的技术优势及近几年在全球取得的成果。贾柏峰介绍到：“江苏长青农化股份有限公司的硝化项目，从康宁G1实验室反应器进行工艺开发到G5工业化反应器（单台年通量1万吨）安装开车，只用了6个月。至今，整个装置运行超过6个月，生产安全平稳，产品质量稳定。江苏长青农化升级后的该硝化微反应工艺，反应时间从釜式的10小时缩短到6秒，反应体积从30立方釜式总体积减少到现在的2.4升, 从在线的反应液体积上看，微反应技术实现了该硝化工艺的本质安全生产。同时，该项目占地面积减少70%，实现无人化自动化生产，基本消除了人为因素造成的不安全风险。该项目G1小试结果直接放大到G5工业化生产，再次验证了康宁反应器从小试到生产的无缝放大，为客户节省了大量的时间成本和中试成本。”贾柏峰接着说：“今年是康宁全球反应器技术和产业的20周年。康宁在全球已拥有600多家客户，已经成功落地了100多套高通量-微通道工业化生产装置。特别是在大家关注的危险化学品生产领域，比如，硝化、重氮化、磺化、氯化、氟化和氧化等工艺。目前，数十套年通量万吨级的康宁微反应生产装置在运行中，有的万吨级装置已经连续运行超过4年，每年的连续运行时间超过8000小时！”聚焦本质安全，赋能客户创新欢迎关注”康宁反应器技术“微信公众号联系我们，我们将竭诚为您服务！

超高效液相色谱-质谱(UPLC-MS)是近十多年迅速发展起来的高通量分析技术，广泛应用于环境科学、医学、药物研发等领域，是检测极性和中等极性有机化学物的黄金法则。然而，该技术隐藏着一些缺陷。如，一些化合物能在电喷雾离子源(ESI)上发生氧化还原反应 又如UPLC柱能产生强大的剪切力导致大分子化合物(如聚合物)断链。　　近期，在中国科学院广州地球化学研究所研究员彭先芝的指导下，博士研究生唐才明与广州质量监督检测研究院的工程师谭建华开展一项研究，发现和确证了还原性分析物在UPLC柱上的氧化反应(图1)，并成功研发出一种解决这种柱上氧化反应问题的方法。　　该课题组在一项天然产物分析研究中意外发现，多酚类植物提取物可能会在UPLC-MS系统中发生氧化反应，造成分析物信号降低且不稳定，由此导致无法有效的定量分析，定性分析也存在误判的风险。对此，研究人员利用高分辨质谱技术，联合柱后泵入还原剂溶液和分析物溶液的方式，确证了多酚类等易氧化分析物能在UPLC柱上发生氧化反应，且氧化程度显著(图2)。通过分析色谱图，研究人员推测氧化反应发生的位置应该为UPLC的出口端筛板，因此设计一系列实验验证了这一推断。最后，研究人员通过柱后泵入还原剂溶液的方式解决了UPLC柱上的氧化反应问题，并认为其原理可能是还原剂在高温的ESI中与氧化产物反应，将其还原至原分析物形态(图3)。　　这项研究成果对天然产物研究具有重要意义，并预期可能会在药物分析和蛋白质分析中发挥积极作用。国家质检总局公益基金为该研究提供了部分资助。　　文章信息：Tang, Caiming Tan, Jianhua Jin, Jiabin Xi, Shaofeng Li, Huiyong Xie, Qilai Peng, Xianzhi. Observation and confirmation of oxidation reactions occurring on ultra-high-performance liquid chromatography columns. Rapid Communications in Mass Spectrometry, 2015, 29(20): 1863-1873. DOI: 10.1002/rcm.7291.　　图1. 发生在UPLC-ESI-MS系统中的氧化还原反应示意图　　图2. 分析物在UPLC柱上发生氧化反应　图3. 分析物在UPLC柱上发生氧化反应及在有还原剂的ESI源中发生还原反应

美国麦克公司推出"Microactivity-Refference"全自动小型催化反应器　　 　　美国麦克仪器公司于近日发布了一款全自动小型催化反应器--Microactivity-Refference.它是一款全自动计算机控制的用于催化反应的微型反应器，温度高达1000℃，压力可达100bar。该反应器可实现诸多反应，如加氢裂化，氢化处理，异构反应，加氢反应，加氢脱硫，加氢脱氮，氧化反应，聚合反应，重整(芳构化),水蒸汽重整等等 　　MICROACTIVITY-Reference该装置为一体结构，包括了电路系统，控制系统和质量流量计系统及置于热箱中的六通阀和反应器。基于具有分布式控制结构的TCP/IP以太通讯技术，系统可以在线远程控制或面板控制。独立于计算机的微处理安全集成控制器。同时,该系统配置了各种选配附件供研究人员选择 　　如果需要了解更详细的资料,请登陆美国麦克公司中国区网站www.mic-instrument.com.cn或致电中国区各办事处

花开时节，好想见你。疫情当前，相见不易。让我们还是网上相聚吧！今天，康宁线上课堂再报喜讯。我们非常荣幸地邀请到上海惠和化德生物科技有限公司，创始人、总经理；华东理工大学国家超细粉末工程研究中心，首席科学家马兵博士亲临康宁线上课堂。马博士将于3月24日晚上八点和大家分享：微反应技术之我见—从工艺开发与工业化应用 主办单位：康宁反应器技术有限公司会议时间：2020年3月24日20:00-21:00会议形式：微信直播会议会议免费，限额300名报名方式:1. 关注“康宁反应器技术”微信公众号2. 打开3月17日发布的文章《马兵博士公开课—微反应技术之我见—从工艺开发与工业化反应》3. 长按文中二维码或点击阅读原文，即可报名嘉宾介绍马兵 博士上海惠和化德生物科技有限公司创始人、总经理华东理工大学国家超细粉末工程研究中心 首席科学家马兵博士，江苏南京市人。本科和硕士就读于南京大学化学系。博士毕业于美国杨百翰大学（Brigham Young University）化学系，主要研究方向是天然产物全合成。曾在J. Am. Chem. Soc和Agnew. Chem. Int. Ed. 等杂志发表过多篇高水平论文。2009年博士毕业回国后，曾供职于保诺科技（北京）有限公司，从事新药研发工作。2010年秋，加入美国康宁公司，筹建微通道反应器中国事业部。历任应用开发经理、技术中心经理、和大中华区商务总监。为微通道反应器技术在国内的应用开发和商业推广起到了积极作用。2015年夏，创办上海惠和化德生物科技有限公司，成为国内首家专注于微反应项目开发和产业化的公司。提供从工艺开发、工业化装备制造、到工业化“交钥匙”工程等 ”一站式 ”全方位服务。公司已经完成各类化学反应300个，深度开发工艺包30个，已完成多个工业化项目开车。 报告介绍报告题目：《微反应技术之我见—从工艺开发与工业化应用》自2010年以来，微通道反应器技术在精细化工行业里的应用逐渐成为热点。以康宁公司为代表的国外微反应器供应商深度开发中国市场，同时也带动了国内设备制造商积极跟进。火热的市场推广极大地促进了微反应器技术在工业化上的应用。但是，仍有各种因素的存在妨碍了该技术的推广，包括有政策的原因、技术的原因、也有市场的原因等等。该报告将基于报告人在微反应技术领域十年的从业经验与观察，深入分析行业背后发展的机遇与瓶颈，并结合一个个案例的阐述，分析如何开发微反应工艺包、如何设计工业化系统、如何完成项目申报等等。康宁公司介绍康宁公司是一家有着168年创新历史的美国财富500强企业，总部位于美国纽约州，是玻璃、陶瓷和光学物理领域的全球领导厂商，成功开发了众多创造了新行业, 并改变人类生活的技术和产品。2019年全球销售额达117亿美元，近5万名员工。康宁是一家原创型高科技创新企业，每年总销售的8-10% 投入到研发。最近，康宁位列由美国最具影响力的商业杂志之一《Fast Company》评出的 “2019年度全球最具创新力公司榜单”。1980年，康宁进入中国市场，见证并经历了中国四十年的改革和发展。康宁从一个10几人的海外企业办事处，发展今天生产和销售遍布17座城市，拥有近5000名大中华员工的高科技企业。康宁荣获2019年度“中国杰出雇主“称号。 康宁反应器技术有限公司 康宁反应器技术有限公司是康宁全资子公司，总部位于江苏省常州市。康宁高通量-微通道 Advanced-Flow® Reactor（AFR）技术为客户提供具有成本效益的解决方案，专业的工程支持，以及超过 168年的材料和制程经验。康宁AFR的独特设计和系统集成，可实现从化学品的实验室可行性验证到工艺开发优化、再到工业级大批量生产之间的无缝对接，适用于30~50% 的医药、农药、精细化学品和特种化学品的合成生产。康宁公司自2002年开始了AFR的关键部件“微通道模块”应用普适性的全面开发，一直致力于向客户提供业内领先的产品和服务，并持续投入反应器和系统集成技术的研发。经过18年的原始创新的积累，康宁拥有一系列覆盖反应器和系统的技术以及其应用的专利，截止至2019年3月，康宁反应器技术在全球范围内申请了专利224项，已授权157项，其中中国授权专利34项。目前，康宁反应器技术可以为客户提供从研发到生产的系列微通道反应器和配套设备，全方位为客户提供安全有效的解决方案。至今，康宁AFR在全球已安装了数百套实验室装置设备，工业化规模设备的安装量也逐年上升，包括数十套在不同应用领域的工业化连续生产装置。 关注康宁反应器技术微信平台，了解更多会议及案例分享！

过渡金属催化惰性碳氢键的直接官能团化反应在近年来受到化学研究工作者的极大关注，并取得了重要进展，但在这类反应中，剧烈的反应条件，当量氧化剂的使用，以及选择性难以控制等依旧是其应用中的主要制约因素。此外，从烯烃出发实现烯烃碳氢键活化的工作也非常少见。 铱催化剂催化烯丙基取代反应 2009年，中国科学院上海有机化学研究所金属有机国家重点实验室的研究人员发现金属铱催化的基于自由胺基协助双键末端碳氢键活化，在[Ir(COD)Cl]2和Feringa配体的催化体系作用下，邻胺基苯乙烯类化合物与烯丙基碳酸酯可以发生直接的烯丙基烯基化反应，立体选择性地得到顺式双键产物(J. Am. Chem. Soc. 2009, 131, 8346-8346)，反应条件温和，原料简单易得。这一方法为构建顺式双键提供了新的策略和思路。结果发表以后被Synfacts积极评述(Synfacts, 2009, 9, 0987)。这也是金属铱催化直接烯丙基烯基化反应的首例报道。 铱催化剂催化合成苯并氮杂七元环化合物 最近，研究人员在这一研究发现的基础上，通过巧妙的设计，在[Ir(COD)Cl]2和Feringa配体的催化下，邻胺基苯乙烯类化合物和烯丙基双碳酸甲酯反应，可以实现串联的烯丙基烯基化与分子内不对称烯丙基胺化反应，高收率、高对映选择性地合成苯并氮杂七元环类化合物。所得具有光学活性的苯并氮杂七元环类化合物，可以方便地转化为结构复杂多环化合物,为合成苯并氮杂七元环这一在许多天然产物和药物分子中都广泛存在的一类骨架提供了有效的方法。这一部分工作已发表在Angew. Chem. Int. Ed., 2010, 49, 1496-1499上。结果发表以后被Synfacts积极评述(Synfacts, 2010, 4, 0446)。 这些研究工作获得国家自然科学基金委面上项目和科技部973项目的资助。(摘自有机化学网)

2016年，中国科学院大连化学物理研究所（以下简称大连化物所）院士包信和和研究员潘秀莲等提出的OXZEO催化技术发布于《科学》杂志。该项技术自提出以后就广受关注，并且入选了当年的“中国科学十大进展”。　　近日，基于OXZEO催化剂设计概念，大连化物所院士包信和、研究员侯广进等利用固体核磁共振技术，在金属氧化物分子筛（OXZEO）双功能催化剂催化合成气转化机理研究领域取得了新进展。相应研究成果于6月23日发表在《自然-催化》上。　　重要的催化过程与复杂的反应网络　　催化技术在资源利用、能源转化和环境保护等诸多领域发挥着关键作用，是人类现代社会发展速度与质量的重要保证。而石油资源是当代能源和材料的核心来源。近年来，随着石油资源的日益匮乏，寻找补充性乃至替代性技术路径，以此满足现代社会发展日益旺盛的能源和材料需求尤为重要。　　我国长期以来“富煤、缺油、少气”的资源结构，导致石油资源长期高度依赖进口。但是石油进口依赖国际环境，价格不可控，获取也容易受限。此外，人们对生态环境的保护意识也在不断增强，改良乃至废止高污染、高排放化工过程的呼声越来越高。但同时，生产效率又不能被牺牲，这使得催化研究领域面临很大的挑战。　　针对国家的需求和能源现状，包信和从20世纪90年代回国起就全身心投入到能源小分子催化转化的科学研究中，带领团队深入的开展基础研究，聚焦“纳米限域催化”领域，一干就是二十余年。2016年，包信和与潘秀莲等在煤基合成气转化制低碳烯烃的研究中,创建了OXZEO催化过程。随着研究的不断深入，OXZEO催化概念已拓展成为碳资源转化的重要平台。　　然而，OXZEO催化体系中涉及合成气经C1物种到多碳产物的转化过程，其反应网络非常复杂，包含催化剂表面众多的活化过程和复杂的多碳中间体，如何确定其活性组分和中间产物成为研究的难题，反应机理研究面临着挑战。　　独特的设计思路　　长期以来，基于在表界面催化及固体核磁共振谱学表征领域积累的丰富研究经验，包信和和侯广进等想到可以借助固体核磁共振方法对复杂多碳物种及其所处吸附相化学环境的原子超高分辨表征的优势，实现对OXZEO催化转化过程中催化剂表面活化多碳中间体的准确鉴别。　　“在中科院和大连化物所的大力支持下，为研究团队搭建了优异的仪器平台，特别是前些年中科院的修购计划支持了包括高场800MHz固体核磁共振谱仪等的仪器装备，为催化反应机理研究提供了重要的设备保障。”侯广进说。　　先进的表征技术和优秀的研究平台是团队在催化反应机理领域克难攻坚的利器。　　基于对OXZEO催化过程的大量反应实践，研究团队发现,以甲醇催化转化为代表的传统C1转化反应机理并不能准确解释OXZEO催化体系中观察到的很多实验现象。为了充分论证OXZEO催化体系中包含的特殊反应路径，基于ZnAlOx金属氧化物是典型的合成气转化制甲醇催化剂，而H-ZSM-5分子筛是经典的甲醇转化制烃催化剂。于是团队提出要建立一个ZnAlOx/H-ZSM-5模型催化体系，可以说，这是一种独特的设计思路。　　“如果我们可以在模型体系中观测到不同于甲醇直接转化过程报道过的中间体，并能够与OXZEO催化过程中观测到的独特反应现象相关联，”论文的第一作者纪毅说，“我们就可以说明OXZEO双功能催化概念是独特的，而我们观测到的关键中间体也对应了OXZEO催化中涉及的独特反应路径。”　　研究人员利用模型催化体系，借助准原位固体核磁共振-气相色谱联用的分析检测方法，观测了从初始碳-碳键生成到稳态转化过程中，包括表面多碳羧酸盐、多碳烷氧基、BAS吸附环戊烯酮、环戊烯基碳正离子在内多种中间体的动态演化过程。检测到了数量众多、种类丰富的含氧化合物中间体物种，揭示了合成气直接转化的OXZEO过程与传统甲醇转化的重要区别，有力的解释了OXZEO合成气转化过程中烯烃及芳烃产物独特的高选择性。　　接下来“向前也向后”　　在上述研究的基础上，团队进一步提出和论证了一氧化碳和氢气在分子筛中也参与了含氧化合物的生成，并初步建立了OXZEO催化转化过程中C1中间体到多碳产物的反应网络和反应机理。　　除了模型催化体系外，研究人员还在多种OXZEO催化剂上均观测到了关键中间体，验证了包括含氧化合物路径在内的反应机理的普适性。　　但是，团队的研究工作不止于此，后续的基础研究会“向前也向后”。　　“我们会进一步深入开展金属氧化物上C-O、H-H键活化以及C-H键形成的机理研究，进而拓展到其它碳资源转化领域如二氧化碳加氢等。”论文共同第一作者高攀告诉《中国科学报》。　　与此同时，大家心里都有一个“梦”，就是将催化机理研究与实际反应密切结合，尽早实现OXZEO过程的工业化。　　“基础研究需要一步一个脚印的积累，如果这些催化化学中基础科学问题的研究成果能够帮助应用研究学者建立一套完整的催化体系，设计出更高效的、理想化的催化剂，那我们的梦想就一定能实现。”侯广进提到。　　有了前进的方向，整个团队将卯足精神，向前冲锋。侯广进对组内人员也提出了希望：“每个人都要有自己的思考，带着研究性思想去做工作，及时沟通交流，团队合作，协力攻坚，相信我们一定会取得更多、更好的研究成果。”　　“作为包老师研究团队中的一个研究组，核磁共振是我们的特色也是优势，与其他几个研究组形成学科交叉、优势互补。最终目标，肯定是要从基础研究推向实际应用。”侯广进说。

苦味胺作为关键中间体用于合成DATB、TATB等高能材料，在染料行业被用于制备2,4,6-三硝基苯肼的前体。Scheme1: 对硝基苯胺一步硝化法制苦味胺&bull 先前苦味胺的合成主要是通过邻/对位硝基苯胺的再硝化得到（scheme1），但是硝酸会氧化氨基导致收率下降。有报道称，苦味胺可通过苦味酸和尿素（摩尔比1:3）在173℃@36hr 条件下合成得到，但收率仅有88%。这条路线的风险主要是高温和较长反应时间带来的潜在过程安全风险。截至目前，文献中报道大规模生产苦味胺的工艺具有很大的安全风险且难以放大。&bull 微反应器为此反应提供了机会，在微反应器中，极佳的传热和传质效率可以大大缩短反应的停留时间，在任何时间点上都只有很少量的原料、中间体和产物，对于高能材料而言可显著提升反应的安全性。来自印度的Ankit Kumar Mittal等人开发了一种从对硝基甲醚到苦味胺的连续合成路线（scheme2）。Scheme2: 对硝基苯甲醚两步法制苦味胺&bull 首先进行了step-1的条件筛选和优化，分别优化了不同的温度、停留时间和硝酸用量（Table1）：Table1: step1连续合成条件筛选和优化 &bull 根据实验结果，选择硝酸用量2.5e.q.，温度80℃，停留时间2.5min，此条件下中间体TNAN含量最高且杂质苦味酸含量相对较少。&bull Step-1放大至16ml盘管中生产，15min可以得到6.27gTNAN，相当于25g/hr的产量，分离收率90%，纯度99%。&bull 同时做了step-1的连续流和釜式工艺的结果对比，釜式75min仅能达到25%收率，而连续流2.5min就可以达到90%的收率（Table2）：Table2: step-1釜式和连续流工艺对比&bull 随后进行了step-2的条件筛选和优化，NH3 用量5.e.q.，温度70℃，停留时间30s，苦味胺纯度100%（Table3）：Table3: step-1连续合成条件筛选和优化 &bull Step-2放大由于受到设备（10ml盘管）自身参数的限制，选择了60℃和1min的停留时间，15分钟可以拿到6.68g产品，相当于26g/hr的产能，纯度99%。Scheme3: step-2放大&bull 总结：&bull 1. 使用微反应器成功开发了苦味胺的连续合成工艺，产能26g/hr&bull 2. 两步的条件都很温和，可以在优化后的条件下成功放大&bull 3. 该工艺可以安全、经济地进行苦味胺的工业化生产&bull 4. 后续结合自动监控装置可以更有效地保障工艺的安全性和稳定性参考文献：An Asian Journal Volume 18 Issue 2 Pages e202201028Journal---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------集萃微反应创新中心： 打造微通道反应器定制开发、绿色合成工艺研发、化工连续化与自动化生产技术、化工在线检测与在线数据处理平台；提供连续化、自动化、智能化生产技术、化工高效分离技术、副产物的高效回收与综合利用、在线检测与大数据收集等，实现化学合成生产过程 “连续化、微型化、信息化、智能化”。如您有连续流工艺开发、转化方面的需求，欢迎联系我们！

电场，一种非实物的物理场，已被证明能对化学反应产生重大影响。使用电场作为化学反应的催化剂是当今最前沿的化学研究领域之一。早在2016年，在Nature 杂志上就有论文指出，109 V/m数量级的电场可以作为一种“非实物”的新型催化剂。当电场方向与反应中电子的重新分布或偶极矩的变化方向一致时，反应势垒将会降低，化学反应速率将会被显著提高。虽然将电场作为催化剂有很多优势，但如何在实验中产生高达109 V/m数量级的电场一直是一个棘手的问题，阻碍了该领域的进一步发展。　　目前产生如此之高的电场的实验手段并不多，现存的研究包括扫描隧道显微镜，其针尖和基底之间产生的电场只能作用于有限数量的分子，导致它在反应放大和实用性方面有很多局限性 又如利用带电官能团和金属离子的净电荷可以创造分子尺度的短程电场，目前已经在光催化、酶催化等领域得到了新的认识和应用。微液滴化学是近几年来引发众多学者争相研究的新兴领域，许多实验与理论工作已经表明微液滴表面能够自发产生高达109 V/m的电场，这为研究者们提供了一个崭新且便利的创造外部电场的思路。　　对于大多化学反应体系来说，宏观的水是一种非常稳定的介质。然而近几年来，众多科学家们研究发现，当把宏观的水分散成微米尺寸的微液滴后，将会出现很多与体相水截然不同的奇特性质，其中最引人注目的性质之一就是其表面能够自发形成超高电场，其产生或由于其表面水分子偶极结构的统一自发取向，或由于其内部的阴阳离子形成了双电层结构，强度可高达109 V/m(相比之下，在空气中生成闪电的击穿电压仅有106 V/m数量级)，此电场是如此之高，以致于可以撕裂水中的氢氧根，进一步生成羟基自由基(•OH)和自由电子。自由电子具有极高的还原性，而•OH具有极高的氧化性，这看似完全矛盾的两种性质竟然可以同时存在，使得微液滴成为了“神奇的矛盾统一体(unity of opposites)”。在微液滴表面的两个•OH还可以重新组合进一步自发生成双氧水H2O2。然而“将纯水喷雾就可以自发产生H2O2”的说法似乎会令人感觉“天马行空”，但近几年来的多篇论文均证实了这项研究成果。　　图1　　近日，为了拓展微液滴表面电场的适用范围从而解决真空中电场技术的放大问题，南开大学张新星研究员通过利用微液滴表面极高的电场，实现了定向加速亲核试剂(Nu:)进攻卤素(X2)并打破卤素键(X-X)。在非极性或极性溶剂中，Nu:(吡啶或奎宁环)会与卤素(Br2或I2)迅速结合，生成卤键复合物(Nu…X-X)。在极性溶剂中，该复合物会缓慢解离为 (NuX)+和X-，前者可以再结合一个Nu:分子生成(Nu2X)+(图1)。然而，在体相溶液中，该解离过程因具有较高的能垒而进行得十分缓慢，以至于需要数天甚至数周。在该工作中，作者使用十分简便的氮气喷雾和质谱检测的方法，将Nu:与Br2或I2的混合溶液喷洒为微液滴，无需底物和水之外的任何物质的加入，随后即可在质谱中观测到 [Nu1,2(Br/I)]+的质谱峰，证明在微液滴中该反应只需微秒级的时间就可自发发生，将反应速率提高了数个数量级。当作者改变反应距离由10 mm增加至30 mm时，可以发现反应产物 (Py1,2Br)+ 的产率显著提高，进一步验证了反应是在微液滴中发生的(图2c)。由图1中的反应步骤(4)可以推断，反应的发生将会促进Br3-阴离子的生成，作者在相同条件下，持续向质谱仪中分别喷雾同一浓度的纯Br2溶液和Py+Br2混合溶液2 min，通过对比Br3-阴离子的相对强度，可以发现在Py+Br2混合溶液中Br3-阴离子的强度约为纯Br2溶液的6倍，进一步验证了该反应的机理(图2d)。为了进一步阐释气-液界面在反应中确实扮演重要角色，作者通过改变鞘气压力由60 Psi至100 Psi，由计算发现反应产物(Py1,2Br)+会随着鞘气压力的增加而显著提高，这是由于增大鞘气压力会减小微液滴的尺寸，进而能增大微液滴的比表面积，进一步说明了气-液界面在化学反应中的重要性(图2e)。　　图2　　在理论计算方面，作者利用密度泛函理论，分别对PyBr2、PyI2、(QNL)Br2和(QNL)I2 (将奎宁环简写为QNL) 四个不同体系进行了理论预测。当电场达到~109 V/m，且与NuX-X键断裂的方向一致时，(NuX)+上的正电荷以及X-上的负电荷能够得以稳定，从而降低甚至消除了卤素键异裂的能垒。如果将电场的方向倒置，X-X键将被重新稳定，从而会增大反应能垒(图3)。因此，这些理论结果解释了实验中的超高反应速率，证明了微液滴自发产生的超高电场可以显著降低卤键断裂的能垒，从而使反应速率明显加快。值得注意的是，在水中电场降低能垒的效应要比在气相中更明显，这可能是由于被水分子包围的NuX-X键更容易被极化导致。　　图3　　综上所述，通过结合实验与理论计算，作者证明了在水微液滴的气液界面处自发的高电场可以显著促进亲核试剂与卤素之间的反应。本研究不仅拓宽了微液滴电场可催化反应的适用范围，还为微液滴合成方法学的进展提供了最新的范例。　　该研究成果发表在Journal of the American Chemical Society 上。值得一提的是，这已是该课题组在2023年度发表的第四篇JACS。南开大学硕士研究生朱乘慧为本论文的第一作者，澳大利亚弗林德斯大学博士后Le Nhan Pham为第二作者，南开大学硕士研究生苑旭为本文第三作者，南开大学本科生欧阳浩然为第四作者。南开大学张新星研究员和弗林德斯大学Michelle L. Coote教授为本文通讯作者。其中张新星研究员入选了本年度的国家杰出青年基金。仪器信息网在近期也专访了张新星研究员，详情点击了解（气液界面+质谱，点燃新引擎）　　原文：　　High Electric Fields on Water Microdroplets Catalyze Spontaneous and Fast Reactions in Halogen-Bond ComplexesChenghui Zhu, Le Nhan Pham, Xu Yuan, Haoran Ouyang, Michelle L. Coote*, and Xinxing Zhang*J. Am. Chem. Soc., 2023, DOI: 10.1021/jacs.3c08818　　张新星课题组官网：http://www.zxx-lab.com/

瑞典斯德哥尔摩大学研究人员首次研究了氮和氢生成氨时铁和钚催化剂的表面特性。这一成果为更好了解催化过程，找到更高效材料，为化工行业绿色转型打开了大门。研究结果发表在1月10日的《自然》杂志上。哈伯法是一种通过氮气及氢气产生氨气的方法。利用该方法生产的氨年产量为1.1亿吨，而氨是目前生产化肥的基础化学品之一。《自然》杂志在2001年提出，哈伯法是20世纪人类最关键的科学发明之一。因为有了哈伯法大量生产化肥后，预防了大规模饥饿，拯救了大约40亿人的生命。不过，在真实的氨生产条件下，科学家还无法通过表面敏感方法对催化剂表面特性进行实验研究。在足够高的压力和温度下具有表面敏感性的实验技术尚未实现。斯德哥尔摩大学化学物理学教授安德斯尼尔森表示，关于铁催化剂的状态是金属的还是氮化物的不同假设，以及对反应机理重要的中间物种的性质，都无法得到明确的验证。研究人员此次建造了一台光电子能谱仪，可研究高压下的催化剂表面特性。因此，他们能观察到当反应直接发生时会发生什么，可检测反应中间体，并为反应机理提供证据。新仪器为理解氨生产催化打开了一扇新的大门。研究人员表示，新工具可开发用于生产氨的新型催化剂材料。这些材料可更好地与电解生产的氢气配合使用，实现化学工业的绿色转型。

p span style=" color: rgb(127, 127, 127) " & nbsp 自媒体时代，人人都可以成为流量“收割机”，上场厮杀。据统计，2014年至2017年，自媒体用户每年平均增加28.5万人，行业受到资本的疯狂青睐，单轮融资千万以上的案例达到108个，到处都是毛爷爷啊。BUT！话说回来，泛娱乐领域的竞争实在是血雨腥风云万变幻莫测，会不会还有处女地亟待开发呢？ /span /p p & nbsp 敲黑板！！！汽车行业有车评人、餐饮行业有小野、文物领域有何森堡，逗比行业有papi，甚至是各类微博红人、头条大v、抖音神手?.仪器人、检测人习得一身武艺，难道就没有机会为自己的行业发声，成为一枚意见领袖吗？ /p p style=" text-align: center" img src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201804/insimg/bf5ca005-54fc-4f0d-b29f-38b2b96ec9d3.jpg" title=" timg_meitu_3.jpg" / /p p & nbsp 机会来了！如果您成为仪器信息网“文· 化反应”的签约写手，不仅能名利双丰收，还能成为行业内的KOL，从此自带光环，享受资源倾斜的便利！ /p p strong & nbsp span style=" background-color: rgb(255, 255, 0) " 大V养成计划： /span /strong br/ /p p & nbsp 2018年5月，仪器信息网将打造原创精品专栏，邀请仪器产业上下游从业人员参与“文· 化反应”KOL养成计划。您可以运用自己的专业知识、独到见解制作原创文章、原创图集等进行投稿，仪器信息网资讯中心将用最优质的资源，打造您的个人品牌。 span style=" color: rgb(54, 96, 146) " strong 根据您的个人意愿，作品发布时可以署名，也可以隐藏真实姓名或您本人所处的公司机构名称。 /strong /span /p p & nbsp 仪器信息网将对入选内容进行【原创】标记，并完成平台推送（包括但不限于仪器信息网全网、仪器信息网微信矩阵、今日头条、微博等），精品可推送至头条展示24~48小时。成为签约写手后，按照周期供稿，您的原创内容将获得长期高频曝光和精准流量，化身行业KOL。 br/ /p p style=" text-align: center" img src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201804/insimg/9e837432-8fa9-4626-9e4b-3f9496df36d7.jpg" title=" 图片1.png" width=" 595" height=" 321" style=" width: 595px height: 321px " / /p p & nbsp span style=" background-color: rgb(255, 255, 0) " strong 征稿对象： /strong /span br/ /p p & nbsp · 仪器行业专家（副教授、副研究员、高工及以上） /p p & nbsp · 仪器厂商产品技术专家 /p p & nbsp · 仪器厂商管理人员 /p p & nbsp · 仪器终端操作人员& nbsp /p p & nbsp strong span style=" background-color: rgb(255, 255, 0) " 征稿说明： /span /strong /p p & nbsp 1）自由言论型：对国家相关法规政策、仪器产业市场、行业热门事件等进行解析或评论，抒发己见。您可以置身其中地讲述，也可以给出暗中观察的结论，如果您有鲜明的行文风格那就更棒啦！ /p p & nbsp 2）技术干货型：聚焦仪器，将仪器原理、使用方法、注意事项等用准确科学的态度分享给每个读者。可以深扒仪器的祖宗历史，可以炫酷操作每个按钮，技术控们请大展身手吧！ /p p & nbsp 3）讲故事型：讲述自己与仪器行业纠缠的缘分和故事。闯荡江湖多年，谁还没有点血泪史，相信每一位仪器人对此都有话要说，来来来，我这儿有酒就差你的故事了。 /p p & nbsp 4）追赶潮流型：关注国内外新技术、新应用的发展，用言论引领科技潮流。如果您嗅觉敏锐，对高新技术情有独钟，毫不夸张地说，您的文字将带领大家与世界接轨。 /p p & nbsp 5）合理实干型：仪器与检测行业市场营销如何精、准、快？仪器公司管理有何经验谈？仪器招投标有哪些需要注意的点，别踩的坑？还请各位大侠不吝赐教。 /p p & nbsp 6）新闻报道型：行业内展会、会议新闻的及时播报。不同地区、不同企业每天都有新鲜事发生，您可以COS一名一线记者，实时报道有价值的新闻消息。 /p p & nbsp 7）简单粗暴型：摄影、手绘、短视频等影像形式，能够反应仪器产品信息、仪器企业状况、仪器人工作生活等内容。可以真实记录，可以构思巧妙，如果喜欢，您还可以给单图、系列图片配文、给视频编个小剧本（视频时长请控制在5分钟以内）。 /p p style=" text-align: center" img src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201804/insimg/1f374871-66cc-49d7-8d32-495ea62631ad.jpg" title=" 47bae5adf8d7a4b03c805e71500383be_meitu_2.jpg" / /p p span style=" background-color: rgb(192, 80, 77) color: rgb(255, 255, 255) " & nbsp strong 稿件要求： /strong /span /p p & nbsp · 稿件必须原创，文责自负，抄袭必究 /p p & nbsp · 稿件内容积极向上，严禁违法违规内容 /p p & nbsp · 文章中涉及其他组织个人的信息，作者需要核实 /p p & nbsp · 默认仪器信息网编辑有权与作者协商，对稿件类的部分进行删改制作，如有异议请在文末进行备注 /p p & nbsp · 投稿后7个工作日内收到回复，期间请勿一稿多投，逾期稿件可另作他投。 /p p span style=" background-color: rgb(192, 80, 77) color: rgb(255, 255, 255) " & nbsp 稿费标准： /span /p p & nbsp 文案类作品不得少于1000字； /p p & nbsp 图片类、视频类内容需根据内容质量判断。 /p p & nbsp 稿酬：按文章质量，分档计费，文案类稿酬 span style=" color: rgb(192, 0, 0) " strong 在300~1000元不等 /strong /span ， span style=" color: rgb(192, 0, 0) " strong 图片视频类200~700 /strong /span 元不等。 /p p & nbsp 另外，今年仪器信息网将择选20名行业内“笔杆子硬”的优秀人员，实行大v签约制，将有更多流量、奖金的倾斜！ /p p span style=" background-color: rgb(192, 80, 77) color: rgb(255, 255, 255) " & nbsp 投稿方式： /span /p p & nbsp span style=" font-family: 楷体, 楷体_GB2312, SimKai " 1）文案类稿件要求以Word文档的形式发送，若内含插图，请与文案一同打包制成压缩文件发送。 /span /p p span style=" font-family: 楷体, 楷体_GB2312, SimKai " & nbsp 2）图片类稿件要求以JPG、PNG、GIF格式发送，图片清晰，尺寸大小不限，若是系列图集，请自行制作压缩包。 /span /p p span style=" font-family: 楷体, 楷体_GB2312, SimKai " & nbsp 3）视频类稿件要求以MP4、AVI、RMVB、3GP格式发送，视频大小控制在200M以内，若是系列视频，请制作压缩包；或自行上传至腾讯视频，将视频链接地址发送给我们。 /span /p p span style=" font-family: 楷体, 楷体_GB2312, SimKai " & nbsp 4）专业编辑人员对所有投稿内容先审后发布原则，一经投稿，将不再退回，请注意留存原件。稿件一经录用并在仪器信息网发出即可获得稿酬，稿酬每月固定时间支付。 /span /p p & nbsp span style=" color: rgb(192, 80, 77) " 以上作品请发送至sunchen@instrument.com.cn邮箱 /span /p p span style=" color: rgb(192, 80, 77) " 邮件正文需要注明：作品类型+作品主题+作者笔名/昵称+作者真实姓名+手机号/微信/QQ等有效联系方式。 /span /p p span style=" color: rgb(192, 80, 77) " （了解更多详情，请扫描下方二维码添加“小仪吗”咨询，记得备注哦：投稿+姓名） /span /p p style=" text-align: center" img src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201804/insimg/e2630420-edcc-4586-81af-3737207d40f9.jpg" title=" 微信图片_20180423164504.jpg" width=" 278" height=" 278" style=" width: 278px height: 278px " / /p p style=" text-align: right " strong i 声明：最终解释权归仪器信息网所有。 /i /strong /p

实用新型专利--气固相光催化反应器 专利号：ZL 2023 2 0652037.7 泊菲莱科技又推出一项实用新型专利——气固相光催化反应器，这一独特的创新设备，是泊菲莱科技在光催化技术领域的一大突破，旨在解决现有反应器在催化剂与反应气体接触不充分、反应效率低下的问题。近年来，光催化技术在清洁能源、空气污染物治理、CO₂ 还原等领域的应用越来越广泛。然而，现有的气固相光催化反应器常采用被动式的气体扩散，催化剂与反应气体的接触不充分，导致反应效率较低。为了解决这一问题，泊菲莱科技研发了这款新型的气固相光催化反应器。 该反应器包括反应器主体、催化剂支架、进气管路、出气管路和控制管路。 反应器主体具有反应容腔，催化剂支架设置在反应容腔内，用于盛放催化剂；控制管路与反应容腔相连，用于输送反应气体至反应容腔内；进气管路连通反应容腔的进口和流体泵的出口，出气管路连通反应容腔的出口和流体泵的进口，形成循环回路，使得反应气体能够在循环回路中循环流动，更加充分地接触催化剂，从而提高反应效率。 这种设计的优点体现在：反应气体可在循环回路中循环流动，与催化剂接触的机会大大增加。通过控制管路将反应气体精确输送至反应容腔内，确保了准确性和稳定性。 此专利应用于“PLR OTPR-I在线测温气固相光催化反应器”，该反应器是适配Labsolar-6A系统使用的光催化光热耦合的气固相反应器，其采用低散热设计，兼容粉末、多孔薄膜和薄层块状材料，由入射强光加热受热材料，可实现催化剂表面温度的实时在线检测，并对反应中的气体成分进行取样送检。 PLR OTPR-I在线测温气固相光催化反应器主要包括PLR OTPR-1型和PLR OTPR-2型两种型号：&bull PLR OTPR-1型适配于Labsolar-6A全玻璃自动在线微量气体分析系统使用； Labsolar-6A系统搭载在线气固相光催化反应器现场实物图 &bull PLR OTPR-2型适配于流动体系的光催化、光热催化气-固相实验。有别于被动式扩散形式，PLR OTPR气固相光催化反应器采用气体“穿透”形式，可有效保证反应气体与光催化剂的充分接触，提高传质效率。PLR OTPR气固相光催化反应器设有专用的原位红外测温口，非接触式实时测量光催化剂表面温度并记录，配有恒温夹套，最大程度降低热耗散。 已发表文章：反应器参数

2013年10月28日培安公司携手ThalesNano 公司重磅推出连续流动氢化反应系统H-Cube Mini，与此同时与新老客户圆满且愉快地进行了产品和相关技术交流。 连续流动化学即化学反应在特殊的反应器内连续不断的流动进行，微流动化学则是其反应的一种方式，是指反应的各条件（反应物、产物、副产物、催化剂、溶剂、介质）微量化，相对降低温/压等反应条件并进行更精确的调控，在反应放大和优化的过程中，具有更高的反应效率，更高的重现性和稳定性，H-Cube系统是基于此概念而研发的。 著名的流动化学专家兼ThalesNano公司CEO Richard Jones 表示：&ldquo 我们不断与客户沟通，了解其需求并为客户提供其最合适的解决方案，安全绿色环保、反应效率以及日常维护的减少是化工行业最重要的驱动因素，我们此次重磅推出的H-Cube Mini正是源自于行业客户的不断交流的成果，也是为中国市场量身定做的系统。&rdquo H-Cube Mini连续流动化学系统是氢化反应实验室的最佳选择。 连续流动化学在大批量的工业生产中已经是很成熟的技术，得到了广泛的应用。不过对于实验室规模还是一个新的技术。2008年，诺华提供给麻省理工学院（MIT）6500万美元的专项基金，用于流动化学的研究，这个基金专用于新药的最终化合物的开发。 获得R&D100大奖的H-Cube是ThalesNano公司基于流动化学技术所研发的台式氢化反应系统，它为氢化反应创造了革命性的新方法，使得在普通实验室传统方法不能灵活运用的氢化反应得以连续流动的方式安全进行。反应条件的优化更迅速，反应速度快，转化率高。避免了传统批量方法的安全性隐患。 H-Cube的出现，是化学反应的一次技术革命，其特点如下： 高效快速&mdash &mdash 仅需5分钟就能分析反应结果，在条件筛选阶段具有里程碑的意义，比传统反应快50倍，通过充分的多相混合将反应时间从天或小时减少到分钟； 安全可靠&mdash &mdash 电解水产生高纯度氢气，无需外接氢气钢瓶；无需进行催化剂过滤或对催化剂的直接操作； 方便安置&mdash &mdash 更小的尺寸，能够在任何标准的实验室通风厨内使用； 操作简单&mdash &mdash 无需培训，氢化新手亦能轻松操作H-Cube Mini； H-Cube系统选择性更好，得到用户真正想要的产物；再现性更高，保证反应的重复性，并可快速放大，完成从mg级升至kg级的合成，是您实验室的最佳信赖的选择！ 更多详情，请联系培安公司：电话：北京：010-65528800 上海：021-51086600 成都：028-85127107 广州：020-89609288 Email: sales@pynnco.com 网站：www.pynnco.com

p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 近日，中国科学院大连化学物理研究所能源研究技术平台电镜技术研究组副研究员刘伟、杨冰与中国科学院上海高等研究院研究员髙嶷团队及南方科技大学副教授谷猛团队合作，在观察和确认NiAu催化剂在CO2加氢反应中的真实表面方面取得进展。 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " span style=" text-indent: 2em " 催化研究中，常规静态显微分析只能提供催化剂反应前或反应后的非工况结构信息。然而在热振动、气体分子吸/脱附等作用下，催化剂的表面原子难免发生迁移导致表面重构，变化后的表面才是与催化反应活性相关的真实表面，要看清这一表面状态需要借助原位表征技术。尤其对于容易发生表面重构的多元金属催化体系而言，无法原位观测反应气氛下催化剂的原子结构，就不能确认贡献催化活性的真实表面，更无法建立可信的催化构效关系。在以往的研究中，具有宏观统计特性的原位谱学手段已经从精细的能量维度对动态催化过程做出了先驱性探索，例如原位FTIR、原位XPS（AP-XPS）以及原位XAS。在此基础上，实空间下直接观测反应中催化剂的表面原子排布是研究人员长期追寻的目标。针对此问题诞生了环境透射电子显微技术（ETEM），ETEM是主要基于TEM成像的原位手段，适用于原子分辨下追踪气固相反应中催化剂的结构演化过程。 /span /p p style=" text-align: center text-indent: 0em " span style=" text-indent: 2em " img style=" max-width:100% max-height:100% " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/202003/uepic/69a53f56-f8b2-4cb7-adbb-cf19e4397bed.jpg" title=" 原位电镜揭示双金属催化剂反应状态下的真实活性表面.jpg" alt=" 原位电镜揭示双金属催化剂反应状态下的真实活性表面.jpg" / /span /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 在本工作中，研究团队基于环境透射电镜以及特殊设计的mbar级负压定量混气系统，研究了NiAu/SiO2体系催化CO2加氢反应过程。初期静态显微结果表明，该催化剂以Ni为核心，表面包裹2至3层Au原子壳层，为一种典型的Ni@Au核壳构型。而考虑到Ni具有强大的加氢活性，会导致反应的CH4选择性，因此，该核壳构型可合理地解释本工作中CO2加氢高达95%以上的CO选择性。 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 但是，环境透射电镜原位观测发现，该催化剂在反应气氛和温度下，内核Ni原子会逐渐偏析至表面与Au合金化；在降温停止反应时，会退合金化返回Ni@Au核壳型结构。原位谱学手段（包括原位FTIR和原位XAS）的结果很好地证实了上述显微观测结果。理论计算和原位FTIR结果表明，反应中原位生成的CO与NiAu表面合金化起到了关键而微妙的相互促进作用，这是该催化剂构型演变及高CO选择性的原因。 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 该工作为研究核壳型双金属催化过程提供了启发，例如反应条件下核壳表面是否真实存在，是否贡献催化活性？又如催化剂制备中追求构建核壳表面是否有必要？该工作是一套原位环境下微观结构表征与宏观状态统计的综合应用案例，突出局域原子结构显微观测的同时，借助原位谱学手段，尤其是原位XAS技术，确保了电子显微发现与材料宏观工况性能的关联置信度。从而为发展原位、动态、高时空分辨的催化表征新方法和新技术提供了范例，也为设计构筑特定结构和功能催化新材料提供了借鉴和思考。 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 此外，期刊特别邀请审稿人撰写并独立刊发了题为The dynamic of the peel& nbsp 的工作评述（news & amp views），以表明本工作对于催化研究的独特启发。 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 相关成果发表在《 span style=" color: rgb(0, 112, 192) " 自然-催化 /span 》（Nature Catalysis）上。该工作得到国家自然科学基金项目、大连市人才项目、中科院青年创新促进会等的资助，尤其得到了研究员苏党生的大力支持。 /p