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連續流氫化系統的通用性和優(yōu)異性應用案例:用于選擇性氰基連續加氫至伯胺的微填充床反應器
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新領(lǐng)域:清華大學(xué)徐建鴻教授A(yíng)FM:微反應制備各向異性 ZnS 納米團簇/有序微孔碳超結構,助力纖維基超級電容器實(shí)現商業(yè)級能量密度
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人工智能、隨身醫療監視器和可穿戴電子產(chǎn)品對便攜式操作系統的依賴(lài)刺激了對輕型靈活儲能設備的需求。作為一種創(chuàng )新的儲能技術(shù),纖維超級電容器(FSC)因其高功率密度、卓越的柔韌性、與智能紡織品的良好兼容性以及易于編織和變形而受到廣泛的研究。然而,FSC仍然面臨著(zhù)一些挑戰:1)電極材料的微觀(guān)結構無(wú)序、多孔通道受阻、界面氧化還原動(dòng)力學(xué)較差,導致能量密度低,2)不可控制的紡絲過(guò)程降低了纖維電極的柔韌性和電化學(xué)性能,限制了可穿戴實(shí)際應用的可行性。
微反應器合成微納米材料的前世今生
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迄今為止,由于量子隧道效應、尺寸效應、表面和邊界效應以及庫侖堵塞效應等奇妙特性,大量具有易于調節尺寸、結構和成分的微納米材料被廣泛開(kāi)發(fā)并應用于光電子、環(huán)境材料、生物成像、農業(yè)產(chǎn)業(yè)和藥物輸送等領(lǐng)域。因此,微納米材料加工屬于材料制造和應用領(lǐng)域,以實(shí)現在微納米尺度上的工業(yè)產(chǎn)品設計為目標,屬于21世紀最有趣的產(chǎn)業(yè)之一,被認為具有與信息技術(shù)和生物技術(shù)領(lǐng)域一樣大的潛力。
清華大學(xué)騫偉中-崔超婕課題組報道甲醇直接高效制備對二甲苯催化劑的分子開(kāi)關(guān)效應
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聚酯纖維(聚對苯二甲酸乙二醇酯,PET)是高性能化學(xué)纖維,是全世界化學(xué)纖維中產(chǎn)量最大的品種。中國是世界上最大的PET生產(chǎn)國,產(chǎn)量約5400萬(wàn)噸,對全世界的貢獻超70%。利用化學(xué)化工方法生產(chǎn)PET,對解決“吃飯穿衣”類(lèi)重大國計民生問(wèn)題做出了貢獻。而作為生產(chǎn)PET的核心原料的PX卻長(cháng)期依賴(lài)進(jìn)口,PX高效綠色生產(chǎn)是關(guān)鍵的“卡脖子”問(wèn)題。
選擇性加氫技術(shù)新的思路:基團辨識加氫
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催化加氫在生產(chǎn)大宗化學(xué)品和精細化學(xué)品領(lǐng)域中發(fā)揮著(zhù)舉足輕重的作用。據統計,約有25%的化學(xué)過(guò)程涉及加氫反應。選擇性加氫是最具挑戰性的反應類(lèi)型之一。當反應物中存在多種可還原官能團時(shí)(或者存在串聯(lián)加氫反應),需要優(yōu)先還原特定官能團,以生產(chǎn)高價(jià)值的化學(xué)品。然而,某些催化劑在提高選擇性的同時(shí)犧牲了活性,這種設計策略已經(jīng)難以滿(mǎn)足化工產(chǎn)業(yè)轉型升級的需求。
流動(dòng)化學(xué)技術(shù)應用于多肽偶聯(lián)藥物payload/linker早期工藝研發(fā)
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相較于A(yíng)DC,PDC分子量更小,更易于穿透腫瘤基質(zhì)進(jìn)入到細胞中從而發(fā)揮抗腫瘤作用,因此其細胞毒性藥物選擇也更廣;且多數肽的序列與人同源、免疫原性低,不容易引起免疫反應;再者,多肽相較于單抗,在設計與生產(chǎn)成本也具有得天獨厚的優(yōu)勢;此外,PDC還能夠快速被腎臟消除,安全性也更高。
連續流微反應技術(shù)在不對稱(chēng)催化反應中的應用
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連續流系統將氰化反應溫度保持在-30℃,使間歇制備的產(chǎn)率 71%、純度 99. 2%提高至產(chǎn)率 78%、純度 99. 9%。 使用連續流系統,不同生產(chǎn)規模的反應選擇性穩定為 94%,解決了間歇反應器中反應物隨反應時(shí)間增加對非對映選擇性和產(chǎn)率產(chǎn)生的負面影響,實(shí)現了減少反應體積、提高溫度控制和混合效率情況下的規?;踩a(chǎn)。
實(shí)現化學(xué)品的自動(dòng)化、連續化、智能化生產(chǎn)—微反應技術(shù)在液-液相及臨界反應中的應用
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Yan[3]利用 Ehrfeld Mikrotechnik 哈氏合金級聯(lián)混合器和 Miprowa 微反應器(圖1(c),(d)),在吡咯烷酮鉀催化劑作用下,成功地簡(jiǎn)化了 2-吡咯烷酮與乙炔的乙烯基化反應,合成了 n-乙烯基吡咯烷酮,反應示意圖見(jiàn)圖 2(b)。微反應器的應用不僅避免了乙炔分解爆炸帶來(lái)的安全問(wèn)題,而且強化了傳質(zhì)效率,使 n-乙烯基吡咯烷酮的選擇性保持在 100%,轉化率達 45. 3%。
安全連續高效 | 微反應合成高質(zhì)量的三氯化磷
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三氯化磷又稱(chēng)氯化磷,是一種無(wú)色透明發(fā)煙的液體,工業(yè)品由于含有雜質(zhì)而呈現微黃色,有強烈刺激性氣味,相對密度為1.574,熔點(diǎn)為-112℃,沸點(diǎn)為76℃,易溶于乙醚、苯、二硫化碳和四氯化碳等。三氯化磷接觸潮濕空氣時(shí)水解成亞磷酸和氯化氫,放出白煙,必須密封貯藏。與有機物接觸時(shí)反應劇烈,甚至會(huì )燃燒爆炸,遇乙醇和水分解并放出大量的熱和氯化氫。三氯化磷的用途非常廣泛,是生產(chǎn)有機磷化合物的常用原料,廣泛應用于農藥、醫藥、燃料、磷系列增塑劑和阻燃劑的生產(chǎn)。
連續流動(dòng)化學(xué)技術(shù)合成抗結核新藥貝達喹啉,適合工業(yè)放大生產(chǎn)
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從實(shí)驗室研究到工業(yè)化大生產(chǎn),設計一條操作簡(jiǎn)單、收率較高、綠色環(huán)保、產(chǎn)品質(zhì)量合格的藥物合成工藝路線(xiàn)至關(guān)重要。本研究通過(guò)對文獻報道的貝達喹啉的合成路線(xiàn)進(jìn)行分析,將連續流動(dòng)化學(xué)技術(shù)應用于貝達喹啉的合成過(guò)程中,提高了有機金屬試劑二異丙基氨基鋰使用的安全性,關(guān)健步驟的反應溫度由原來(lái)-78℃提高到-45℃,該步反應時(shí)長(cháng)由4.5h降為4min,工藝的生產(chǎn)效率極大提高,操作更簡(jiǎn)便,更適合工業(yè)放大生產(chǎn),產(chǎn)品純度高于99.4%,所有雜質(zhì)都控制在0.1%以下,充分證明了該工藝的可行性。
催化多步連續流反應在連續流動(dòng)化學(xué)中的應用
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酸/堿催化的成鍵反應在連續流動(dòng)化學(xué)中的應用
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ICP-MS分析表明,使用機械化學(xué)方法制備的鐵催化劑具有較高的穩定性,在研究條件下幾乎無(wú)浸出,為鐵催化異構反應奠定了堅實(shí)的基礎。有研究報道了一種使用手性金屬有機框架(MOF)催化n-甲基吲哚與β,γ-不飽和酮酯在連續流動(dòng)條件下進(jìn)行對映選擇性的Friedel-Crafts烷基化反應方法,如圖2所示。該催化劑具有二聚錳節點(diǎn)并以手性雙芳基磷酸為連接鏈,在該條件下可重復使用至少7次(每次24h)且活性保持不變。
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連續流氫化系統的通用性和優(yōu)異性應用案例:用于選擇性氰基連續加氫至伯胺的微填充床反應器
新領(lǐng)域:清華大學(xué)徐建鴻教授A(yíng)FM:微反應制備各向異性 ZnS 納米團簇/有序微孔碳超結構,助力纖維基超級電容器實(shí)現商業(yè)級能量密度
人工智能、隨身醫療監視器和可穿戴電子產(chǎn)品對便攜式操作系統的依賴(lài)刺激了對輕型靈活儲能設備的需求。作為一種創(chuàng )新的儲能技術(shù),纖維超級電容器(FSC)因其高功率密度、卓越的柔韌性、與智能紡織品的良好兼容性以及易于編織和變形而受到廣泛的研究。然而,FSC仍然面臨著(zhù)一些挑戰:1)電極材料的微觀(guān)結構無(wú)序、多孔通道受阻、界面氧化還原動(dòng)力學(xué)較差,導致能量密度低,2)不可控制的紡絲過(guò)程降低了纖維電極的柔韌性和電化學(xué)性能,限制了可穿戴實(shí)際應用的可行性。
微反應器合成微納米材料的前世今生
迄今為止,由于量子隧道效應、尺寸效應、表面和邊界效應以及庫侖堵塞效應等奇妙特性,大量具有易于調節尺寸、結構和成分的微納米材料被廣泛開(kāi)發(fā)并應用于光電子、環(huán)境材料、生物成像、農業(yè)產(chǎn)業(yè)和藥物輸送等領(lǐng)域。因此,微納米材料加工屬于材料制造和應用領(lǐng)域,以實(shí)現在微納米尺度上的工業(yè)產(chǎn)品設計為目標,屬于21世紀最有趣的產(chǎn)業(yè)之一,被認為具有與信息技術(shù)和生物技術(shù)領(lǐng)域一樣大的潛力。
清華大學(xué)騫偉中-崔超婕課題組報道甲醇直接高效制備對二甲苯催化劑的分子開(kāi)關(guān)效應
聚酯纖維(聚對苯二甲酸乙二醇酯,PET)是高性能化學(xué)纖維,是全世界化學(xué)纖維中產(chǎn)量最大的品種。中國是世界上最大的PET生產(chǎn)國,產(chǎn)量約5400萬(wàn)噸,對全世界的貢獻超70%。利用化學(xué)化工方法生產(chǎn)PET,對解決“吃飯穿衣”類(lèi)重大國計民生問(wèn)題做出了貢獻。而作為生產(chǎn)PET的核心原料的PX卻長(cháng)期依賴(lài)進(jìn)口,PX高效綠色生產(chǎn)是關(guān)鍵的“卡脖子”問(wèn)題。
選擇性加氫技術(shù)新的思路:基團辨識加氫
催化加氫在生產(chǎn)大宗化學(xué)品和精細化學(xué)品領(lǐng)域中發(fā)揮著(zhù)舉足輕重的作用。據統計,約有25%的化學(xué)過(guò)程涉及加氫反應。選擇性加氫是最具挑戰性的反應類(lèi)型之一。當反應物中存在多種可還原官能團時(shí)(或者存在串聯(lián)加氫反應),需要優(yōu)先還原特定官能團,以生產(chǎn)高價(jià)值的化學(xué)品。然而,某些催化劑在提高選擇性的同時(shí)犧牲了活性,這種設計策略已經(jīng)難以滿(mǎn)足化工產(chǎn)業(yè)轉型升級的需求。
流動(dòng)化學(xué)技術(shù)應用于多肽偶聯(lián)藥物payload/linker早期工藝研發(fā)
相較于A(yíng)DC,PDC分子量更小,更易于穿透腫瘤基質(zhì)進(jìn)入到細胞中從而發(fā)揮抗腫瘤作用,因此其細胞毒性藥物選擇也更廣;且多數肽的序列與人同源、免疫原性低,不容易引起免疫反應;再者,多肽相較于單抗,在設計與生產(chǎn)成本也具有得天獨厚的優(yōu)勢;此外,PDC還能夠快速被腎臟消除,安全性也更高。
連續流微反應技術(shù)在不對稱(chēng)催化反應中的應用
連續流系統將氰化反應溫度保持在-30℃,使間歇制備的產(chǎn)率 71%、純度 99. 2%提高至產(chǎn)率 78%、純度 99. 9%。 使用連續流系統,不同生產(chǎn)規模的反應選擇性穩定為 94%,解決了間歇反應器中反應物隨反應時(shí)間增加對非對映選擇性和產(chǎn)率產(chǎn)生的負面影響,實(shí)現了減少反應體積、提高溫度控制和混合效率情況下的規?;踩a(chǎn)。
實(shí)現化學(xué)品的自動(dòng)化、連續化、智能化生產(chǎn)—微反應技術(shù)在液-液相及臨界反應中的應用
Yan[3]利用 Ehrfeld Mikrotechnik 哈氏合金級聯(lián)混合器和 Miprowa 微反應器(圖1(c),(d)),在吡咯烷酮鉀催化劑作用下,成功地簡(jiǎn)化了 2-吡咯烷酮與乙炔的乙烯基化反應,合成了 n-乙烯基吡咯烷酮,反應示意圖見(jiàn)圖 2(b)。微反應器的應用不僅避免了乙炔分解爆炸帶來(lái)的安全問(wèn)題,而且強化了傳質(zhì)效率,使 n-乙烯基吡咯烷酮的選擇性保持在 100%,轉化率達 45. 3%。
安全連續高效 | 微反應合成高質(zhì)量的三氯化磷
三氯化磷又稱(chēng)氯化磷,是一種無(wú)色透明發(fā)煙的液體,工業(yè)品由于含有雜質(zhì)而呈現微黃色,有強烈刺激性氣味,相對密度為1.574,熔點(diǎn)為-112℃,沸點(diǎn)為76℃,易溶于乙醚、苯、二硫化碳和四氯化碳等。三氯化磷接觸潮濕空氣時(shí)水解成亞磷酸和氯化氫,放出白煙,必須密封貯藏。與有機物接觸時(shí)反應劇烈,甚至會(huì )燃燒爆炸,遇乙醇和水分解并放出大量的熱和氯化氫。三氯化磷的用途非常廣泛,是生產(chǎn)有機磷化合物的常用原料,廣泛應用于農藥、醫藥、燃料、磷系列增塑劑和阻燃劑的生產(chǎn)。
連續流動(dòng)化學(xué)技術(shù)合成抗結核新藥貝達喹啉,適合工業(yè)放大生產(chǎn)
從實(shí)驗室研究到工業(yè)化大生產(chǎn),設計一條操作簡(jiǎn)單、收率較高、綠色環(huán)保、產(chǎn)品質(zhì)量合格的藥物合成工藝路線(xiàn)至關(guān)重要。本研究通過(guò)對文獻報道的貝達喹啉的合成路線(xiàn)進(jìn)行分析,將連續流動(dòng)化學(xué)技術(shù)應用于貝達喹啉的合成過(guò)程中,提高了有機金屬試劑二異丙基氨基鋰使用的安全性,關(guān)健步驟的反應溫度由原來(lái)-78℃提高到-45℃,該步反應時(shí)長(cháng)由4.5h降為4min,工藝的生產(chǎn)效率極大提高,操作更簡(jiǎn)便,更適合工業(yè)放大生產(chǎn),產(chǎn)品純度高于99.4%,所有雜質(zhì)都控制在0.1%以下,充分證明了該工藝的可行性。
催化多步連續流反應在連續流動(dòng)化學(xué)中的應用
酸/堿催化的成鍵反應在連續流動(dòng)化學(xué)中的應用
ICP-MS分析表明,使用機械化學(xué)方法制備的鐵催化劑具有較高的穩定性,在研究條件下幾乎無(wú)浸出,為鐵催化異構反應奠定了堅實(shí)的基礎。有研究報道了一種使用手性金屬有機框架(MOF)催化n-甲基吲哚與β,γ-不飽和酮酯在連續流動(dòng)條件下進(jìn)行對映選擇性的Friedel-Crafts烷基化反應方法,如圖2所示。該催化劑具有二聚錳節點(diǎn)并以手性雙芳基磷酸為連接鏈,在該條件下可重復使用至少7次(每次24h)且活性保持不變。
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