超分子化學界的“流” 行密碼

更新時間：2024-10-09 點擊次數：741

摘要

超分子化學成果廣泛應用於(yu) 生化、材料、藥物等領域，在可持續發展中潛力巨大。

英國利物浦大學物理科學學院化學與(yu) 材料創新工廠的Anna教授團隊，通過深入調研當前超分子化學領域的最新連續流生產(chan) 技術，並在《Flow Chemistry 2024》上發表了他們(men) 的調研成果——“連續流動技術：實現可持續超分子化學的賦能科技"。

讓我們(men) 跟隨Anna教授團隊的腳步，一同踏入連續流動技術與(yu) 超分子化學交織的奇妙領域。

流動化學在超分子化學研究進展

溶劑，反應效率和能源使用優(you) 化

•超分子化學溶劑需求與(yu) 合成挑戰：超分子化學實驗常伴隨大量有機溶劑的連續使用，且大環合成需特殊條件，例如極低濃度以防低聚物生成。

•微通道反應器優(you) 勢：該技術在超分子化學中展現優(you) 勢，能迅速精確調控反應溫度、時間及混合強度，從(cong) 而提升大環選擇性，有效減少低聚物副產(chan) 物。

案例1：優(you) 異原子經濟性

貝達爾等人研究成果：通過流動化學技術，貝達爾團隊成功合成了高濃度（0.1M）的大環狀脂質，遠超傳(chuan) 統批處理方法的濃度（2x10^-4M），同時保持了高產(chan) 率、高選擇性和優(you) 異的原子經濟性。

超分子化學中新分子的合成和主客體(ti) 識別研究

案例2：流動合成結合溶劑回收，減少結晶溶劑使用

Ferran等人使用流動合成偽(wei) 肽大環，具有更好的E因子和高產(chan) 率。

實驗中融合流動路徑與(yu) 蒸餾，結晶與(yu) 溶劑回收同步進行，產(chan) 率激增20倍，環境負擔減半，遠超傳(chuan) 統批處理。
此研究中引入固體(ti) 支撐堿，進一步縮減試劑需求。
Ferran等人創新提出“大環化環境影響"（MEI）作為(wei) 可持續性評估工具，融入反應器時間與(yu) 體(ti) 積至MEI因子中，並成功應用於(yu) 批處理及流動大環化反應係列。

MEI來解決(jue) 大環化反應的可持續性問題

在涵蓋的9個(ge) 研究過程中，有8個(ge) 實例顯示：

流動合成的MEI顯著低於(yu) 批處理過程。這一優(you) 勢主要歸因於(yu) 流動合成的高產(chan) 率、溶劑使用量的顯著減少，以及由於(yu) 反應時間縮短而帶來的更高生產(chan) 率。
對於(yu) 無需高稀釋條件即可合成的材料而言，溶劑的顯著減少尤為(wei) 有利，尤其是在考慮工藝放大至生產(chan) 規模時，這一優(you) 勢更為(wei) 突出。

流動化學促進在金屬有機骨架和多孔材料合成的成本效益與(yu) 可持續性

案例3. MOF-88合成的成本優(you) 化與(yu) 能源效率

Bagi等人高效合成MOF-88

Bagi等人的研究表明，在流動反應器中合成MOF-88時：

N，N-二甲基甲酰胺和甲酸的需求分別大幅減少了84%和67%，生產(chan) 率翻倍。
溶劑使用的顯著減少進一步降低了每克產(chan) 品的材料成本至約3美元。
流動過程中的高效熱傳(chuan) 遞和背壓調節器應用，使得溶劑溫度提升，反應速率加快，反應時間縮短，展現了流動化學在降低生產(chan) 成本和提升能源效率方麵的巨大潛力。

案例4. 多孔有機籠CC1的動態流動合成優(you) 勢

Briggs等人通過流動化學方法，在100°C，僅(jin) 需10分鍾停留時間便成功合成了多孔有機籠CC1：