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连续流光化学反应器
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生产厂家迈库弗洛是一家年轻的技术创新型企业,主要是基于微流控技术。MF系列玻璃微通道反应器,其中V4、V6、V9系列,主要是基于传统流动化学,以高传质,高传热为目标,通量分别对应实验室级别、小试级别、中试级别。V6G,是基于流动光化学的需要,在传统V6基础上,改进成了V6G,光催化专用的版本。
光化学是探索光对有机和无机分子的影响的科学领域。光化学中感兴趣的波长是紫外线(波长 100 – 400 nm)、可见光(400 – 750 nm)和红外线(750 – 2500 nm)。光化学反应因无需昂贵的试剂和催化剂提供了一种绿色、经济的选择,因具有使用清洁能源,高能量利用率,高选择性,高原子经济性,反应条件温和可控等诸多优势。光化学反应器拥有透光率高、耐高温、耐高压、光强度大、光源纯净,控温精准、无放大效应。光化学反应器主要用于研究气相、液相固相、流动体系在模拟紫外光、模拟可见光、特种模拟光照射下,负载光催化剂等条件下的光化学反应。
光化学或光在化学反应中的使用,在自然界和工业中都有许多重要的应用。光化学反应是光合作用和维生素 形成的核心,在电子设备制造、保护涂层以及药物和香料的合成中发挥着重要作用。然而,传统的批量光化学已经失宠。安全性、设备的可用性和复杂性、反应条件的控制和放大的困难等许多问题限制了其使用。MF-V6G 光化学反应器消除了传统批量光化学的问题,可以充分发挥光化学的潜力。它在连续流动操作下提供安全、精确、高效、一致和可扩展的光化学。
光化学、光子和光催化剂
· 光化学反应是通过从光源发射光子而引发的。光源可以是多色光源,例如太阳。在实验室中,更常见的是使用汞灯或 LED 阵列。光子可以被反应物直接吸收,也可以被光敏剂或光催化剂吸收。
· 如果光子被反应物直接吸收。光子的吸收为反应的进行提供了活化能。
· 如果光子被敏化剂吸收。敏感器吸收光子并将能量传递给反应物。
·在光生催化中,光催化活性依赖于催化剂在吸收光子后产生电子-空穴对的能力。这些电子-空穴对产生能够进行二次反应的自由基。
连续流动光化学可以提高化学合成的效率,也可以进行原本不可能发生的反应。MICROFLU™光化学反应器具有模块化、灵活、可扩展且易于使用等特性,它使现代光化学技术易于使用,而不受传统批次要求的限制。
1、MF-V6G 连续流光化学反应 器主要特点
· 可提供多波长阵列的可调LED光源:285nm、295nm、310nm、365nm、395nm、405-425nm、450-475nm(蓝光)、520-550nm(绿光)、4000K、6000K等。
· ”工字形“夹具更好缩减光源与反应器距离,更方便的拆装和固定光源。
· 可选单面或双面反应模块,灵活可变组合设计降低工艺开发成本。
· 高效液冷散热设计延长LED使用寿命。
· 稳定的光源性确保了实验可重复性。
· 提供集成的多层玻璃结构,用于混合,反应和传热。
· 良好的传热、传质性能,每片多个静态混合单元结构实现高效混合。
· 自由组合模块化系统配置可串联或并联多个反应器,可实现一步和多步合成反应。高度灵活的模块化设计保证能适应各种工艺过程的要求。
→A+B=C(一步串联) A+B=C+Q=D(多步串联) A+B=Q1 C+D=Q2 Q1+Q2=D(多步并联+串联)。
· 可串联2-12套独立芯片形成系统,根据实验需求自行调节样本的停留时间,提高收率。
· 适用于各种液-液,气-液均相和多相反应。
连续流光化学反应 器不适用反应工况和条件如下:
· 液液两相、气液两相、多相反应中对混合要求较高,但反应速率极低(如:流速≤0.1ml/min)。
· 两相或多相中有固体参与,或者会产生固体,且无法通过溶剂溶解,或者溶解后固含量超过5%,颗粒粒径大于50微米。
· 气液两相,过程中需要的压力超过耐压极限20bar。
2、MF-V6G光化学反应 器技术参数
MF-V6G系列光化学反应器 | ||||
型号 | MF-V6G-M | MF-V6G-M(9) | MF-V6G-M(S) | MF-V6G-M(S9) |
技术参数 | 材质:高硼硅玻璃 | |||
持液量:6mL | 持液量:18mL | 持液量:3mL | 持液量:9mL | |
两进一出混合模块 | ||||
使用温度:-30℃-280℃ | ||||
工艺侧压力:0-20bar 换热侧压力:0-5bar | ||||
双层工艺侧+单层换热侧(2+1)315nm-可见光透光率90% | 双层工艺侧+单层换热侧(2+1)315nm-可见光透光率90% | 单层工艺侧+单层换热侧(1+1)315nm-可见光透光率90% | 单层工艺侧+单层换热侧(1+1) 315nm-可见光透光率90% | |
光源数量 | 双面光源 | 双面光源 | 单面光源 | 单面光源 |
全氟化密封夹具 | 材质:PFA(夹具)+PA66(隔热罩) | |||
O-ring材质:FFKM+Viton 75 | ||||
使用温度:-25℃-195℃ | ||||
UV-LED面光源 | ||||
UV-LED | 波段:285nm(280-290) | |||
波段:295nm(290-300) | ||||
波段:310nm(305-315) | ||||
波段:365nm(360-370) | ||||
波段:405-425nm | ||||
VIS-LED面光源 | ||||
蓝光 | 波段:450-475nm | |||
绿光 | 波段:520 - 550 nm | |||
4000K | 波段:4000K自然白 | |||
6000K | 波段:6000K白光 | |||
配件 | 配支架+散热器+电源 功率80-200W | |||
其他 | 进样/换热/测温系统模块 |
3、连续流光化学反应器中典型应用过程
* 原料药和中间体合成
* 香料(例如通过单线态氧反应的玫瑰氧化物)
* 硫醇合成(例如通过H2S加成环己基硫醇)
与可见光光催化相关的优势导致在药物化学中的各种应用,包括药物发现、生物偶联、后期 C-H 功能化和同位素标记。
光氯化、光溴化、生产维生素、光烷基化、ε-己内酰胺的生产、光氧化、顺反异构化、氟化、氰化......
光化学反应器应用领域:偶氮染料、光氯化、水分解、水处理、制药业(生物医药)、研发实验室、教育机构、可替代能源、环境工程学。
只有少量的光化学工艺,如维生素和维生素的合成从(由BASF和Hoffmann-LaRoch),玫瑰醚(Symrise)、己内酰胺(Toray)
光化学反应器可能的应用领域
烯烃的光异构反应与光重排反应:光诱导顺反异构化反应、光诱导价键异构化反应、双-(π-甲烷)重排反应、光诱导δ迁移重排反应、周环反应等。
光诱导的环合加成:光诱导[2+2]环加成反应、杂环双键[4+4]光环合加成反应生成交叉环合物等。
烯烃的光氧化反应:烯烃与单线态氧的[1+2]环加成反应、O2与烯烃的[1,3]加成反应(“ene”反应)、共轭二烯与单线态氧的[1+4]环加成反应。
有机光化学反应类型:
1. 光作为引发剂:光引发诱导产生自由基反应,典型的反应有自由基聚合以及光卤化反应。
2. 光参与反应:Quasi-Stoichiometric反应:光是作为反应物,没有光的参与,反应不能发生。
光化学反应应用类型
Barton亚硝酸酯光解反应、Barton自由基脱羧反应、Bergman芳环化反应、Brandi-Guama螺环丙烷重排反应、Büchner扩环反应、Curtius 重排、deMayo反应(de Mayo Reaction)、Dimroth重排反应、Di-π-methane重排(Di-π-methane Rearrangement)、Feldman烯烃环戊烷合成反应、Fries重排、Nazarov环化反应、Paternó–Büchi反应、Reimer–Tiemann反应、Vinylcyclopropane-cyclopentene rearrangement(烯基环丙烷-环戊烯重排)、Wolff重排、Wohl–Ziegler反应、Ciamician–Dennstedt重排、脱羧偶联反应 Decarboxylative Coupling、光氯化、光烷基化。
连续流光催化反应器优势:
传质传热性能对比 | 面容因子 | 停留时间 | 放大效应 | 表面传热系数(W/m2*k) |
微反应器 | 3000—13000 | 1—600s | 很小 | 1090—3420 |
传统反应釜 | 1—10 | 0.5—48h | 4—5步优化 | 2—15 |
安环指标 | 持液量 | 占地面积(m2) | 溶剂消耗 | 目标产品选择性 | 能耗(低温反应案例) |
微反应器 | 1L | 9 | 0—30 | 0.8—1 | 0—25℃ |
传统反应釜 | 3000L | 80 | 90 | 0.8 | -45—25℃ |