[發(fā)明專利]一種化學反應器及其應用

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011288929.0
• 申請日: 2020-11-17
• 公開（公告）號: CN112426986B
• 公開（公告）日: 2022-08-12
• 發(fā)明（設計）人: 馬少華;龐鑫龍;趙浩然;曹遠雄;邢新會
• 申請（專利權）人: 清華大學深圳國際研究生院
• 主分類號: B01J19/12
• 分類號: B01J19/12
• 代理公司: 廣州嘉權專利商標事務所有限公司 44205
• 代理人: 張建珍

本發(fā)明公開了一種化學反應器及其應用，該化學反應器包括基層和光敏涂層，光敏涂層覆設于基層的一表面，光敏涂層由光敏材料制得，光敏材料在光源照射下可激發(fā)氧氣發(fā)生單線態(tài)氧，所述單線態(tài)氧可穿過基層。本發(fā)明化學反應器上光敏涂層可充分接觸空氣，使用時在光照狀態(tài)下可持續(xù)產生大量的單線態(tài)氧，反應效率高；該化學反應器可用于單線態(tài)氧參與的有機合成反應，適用范圍廣，合成效率高，反應液與光敏材料分離，合成產物便于洗脫分離，且光敏材料可重復利用。

技術領域

本發(fā)明涉及化學器件技術領域，尤其是涉及一種化學反應器及其應用。

背景技術

目前制備單線態(tài)氧的方式主要分為化學法和光敏法。化學法常用的是利用過氧化氫與次氯酸鹽反應得到單線態(tài)氧；而光敏法則是利用光敏劑在特定光源照射下催化產生的，根據(jù)最新報道研究共軛聚合物產生的單線態(tài)氧具備良好的氧化性和制備廉價等優(yōu)勢。另外，目前國內外研究者將單線態(tài)氧應用于有機合成的領域中，其中包括:與單烯反應制備[2+2]環(huán)加成產物或者過氧化產物；與共軛雙烯發(fā)生Diels-Alder加成反應得到1，4加成產物；與活潑烯烴類化合物反應得到二醛類化合物；參與一些氧化反應(例如硫醚的氧化)等等。而以上單線態(tài)氧的制備和進一步應用于有機合成目前均需利用玻璃容器作為反應器。

其中，化學法利用玻璃反應器采用過氧化氫與次氯酸鹽反應制備單線態(tài)氧，其最大的問題在于會消耗大量的過氧化氫和次氯酸鹽，從而大大提升反應的成本；并且如果利用該方法所制備的單線態(tài)氧進行氧化反應，則無法避免過氧化氫或次氯酸鹽對反應底物的氧化，這兩種反應氧化物氧化性極強，很難控制對于反應物的氧化程度，從而造成多種產物的生成，這不僅會降低反應效率，還會提高對于產物分離的難度。

而光敏法利用光敏劑在玻璃反應器中制備單線態(tài)氧，相比于化學法溫和，因而被更為廣泛的應用。該方法常用的光敏劑為亞甲基藍和二氫卟吩e6(Ce6)，這一類光敏劑為小分子光敏劑，在利用單線態(tài)氧反應時需要將光敏劑添加到溶液中，其最大的問題是光敏劑十分的昂貴，光敏劑不僅無法回首，而且與反應底物混合在一起會加大產物的分離難度。另外一種光敏劑則是共軛聚合物，利用該類光敏劑可以降低反應的成本，但是該方法仍然面臨一個問題，需要將共軛聚合物添加到玻璃反應器的溶液中，共軛聚合物無法回收，這不接會造成資源浪費和環(huán)境污染，也會影響對于產物的分離。

目前，采用玻璃反應器將單線態(tài)氧應用于有機合成的方法也存在反應物(即制備單線態(tài)氧的反應物)不能回收利用，玻璃反應器內溶解氧氣少，反應效率低，反應選擇性差以及單線態(tài)氧的引發(fā)劑在反應體系中會影響對于目標產物分離的問題等。

發(fā)明內容

本發(fā)明旨在至少解決現(xiàn)有技術中存在的技術問題之一。為此，本發(fā)明提出一種化學反應器及其應用。

本發(fā)明的第一方面，提供一種化學反應器，包括基層和光敏涂層；所述光敏涂層覆設于所述基層的一表面，所述光敏涂層由光敏材料制得，所述光敏材料在白光照射下可激發(fā)氧氣產生單線態(tài)氧；所述基層上具有可供所述單線態(tài)氧可穿過的孔隙。

根據(jù)本發(fā)明實施例的化學反應器，至少具有如下有益效果：該化學反應器通過在基層上覆設在白光照射下吸收光子可激發(fā)氧氣產生單線態(tài)氧的光敏涂層，光敏涂層可充分接觸空氣，使用時，在白光照射狀態(tài)下光敏涂層可持續(xù)激發(fā)空氣中氧氣產生大量的單線態(tài)氧，反應效率高。該化學反應器進而可用于單線態(tài)氧參與的有機合成反應，具體可將合成原料配成的反應液噴涂于化學反應器上背離光敏涂層的一側表面，合成過程通過白光照可使光敏涂層吸收光子激發(fā)氧氣產生單線態(tài)氧，進而單線態(tài)氧可通過基層與反應液作用，參與有機合成，單線態(tài)氧與反應液的接觸面積大，合成效率高，具有反應選擇性，產物便于洗脫分離，相比于傳統(tǒng)采用玻璃容器的合成，可避免將光敏材料引入反應液中，解決光敏材料不可回收和有機合成產物分離困難的問題；該化學反應器可多次利用，合成反應結束后將基層表面的產物洗脫干凈即可再利用；且其結構簡單，設備要求低，適用性廣，生產能力高。

根據(jù)本發(fā)明的一些實施例，所述光敏材料選自PT、PTTzT、PBT3中的至少一種；

所述PT的結構式為：