环化反应

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。

康宁用“心”做反应让阅读成为习惯，让灵魂拥有温度背景介绍目前，连续流技术已经成为药物研发和连续化生产的热门技术之一，香水行业的发展也可以受益于该技术。具有麝香气味的(R)-麝香酮（ 化合物1，见图1）在香水中占据特殊地位，这类化合物是从麝的腺体分泌出来的，经常被用作香水基调。图 1. 具有麝香气味的大环分子 1-5 示例（带圆圈的数字是指环的大小）麝香香氛还包括图1中来自麝香籽油的植物性麝香香料（化合物3）、兰花香味中花香的成分大环内酯（化合物4 ）和来自当归根油的大环内酯（化合物5）。传统釜式工艺合成香料工业相关的中型环和大环，使用高浓度的过氧化氢，并且中间体三过氧化物（化合物7）需要高温热裂解（方案1）。反应风险等级高，工业化生产存在较高风险。图2. 方案 1 Story法：釜式条件下从环己酮（化合物6）两步合成 1，16-十六烷内酯（化合物4）和环十五烷（化合物8）本文是Leibniz University Hannover（汉诺威莱布尼茨大学）有机化学研究所Alexandra Seemann等人的研究工作，该研究成果2021年5月发表在了JOC上。。我们来看看作者如何在极端条件下，用连续流的方法来合成具有麝香气味的大环化合物。同时，如何通过分离来解决多步反应和操作的连续化。图3.连续流工艺合成中环和大环化合物研究过程：一、改变溶剂，打通连续流工艺研究者优化了连续流条件下环己酮三过氧化物（化合物7）的氧化过程。将三种反应组分（环己酮、98%甲酸，以及30%过氧化氢与65%硝酸混合液）单独储存并使用三台进料泵分别输送。出于生产安全和成本考虑，溶剂使用甲酸代替釜式工艺用的较危险的高氯酸。图4.环己酮（6）氧化成环己酮三过氧化物（7）的连续流工艺流程图三台泵在室温下将反应物送至PTFE材质的反应器中反应。当使用小内径管道反应器或使用有静态混合器的反应器时，两相系统的均匀性达到最佳。环己酮三过氧化物（7）的产率为48%。二、巧妙使用膜分离器连接热解反应为了实现多步连续生产具有商业价值的化合物4和8，需要增加单独的分离步骤，用以分离过量的H2O2，以避免过量的H2O2高温分解引发危险。作者采用了由两块不锈钢板和分离膜组成的膜分离器，研究了配备不同孔径的疏水PTFE膜的分离效果，使用1.2μm的分离膜，效果最好。将分离器出口流出的有机相收集在烧瓶中，并通过一台HPLC泵直接泵送至不锈钢环形反应器，高频电磁感应加热至270℃进行热裂解反应。三、氧化-分离-热解连续合成作者通过使用感应加热技术对三过氧化物7进行热解，从而形成具有重要生产意义的大环产物。图5.多步(氧化-分离-热解)连续合成工艺流程（泵流量设置及反应参数）综上多步连续合成工艺中，第一步的初始氧化在PTFE反应器中进行（V=113 mL，⌀ = 2.4mm），温度为室温，停留时间为93分钟；第二步反应停在不锈钢环流反应器中，反应温度270℃，停留时间为12分钟。通过GC分析，两步的总收率：化合物4为10%，化合物8为25%，与釜式条件下获得的收率相似（化合物 4为14%，化合物8为23%）。最后，作者对脂肪族和乳糖大环进行GC-O（gas chromatography-olfactometry，气相色谱嗅觉测定法）气味分析。结果表明，以下3种大环内酯显示出强烈的麝香酮气味。研究结果：作者提出了一个多步连续合成工艺（氧化、分离和热解），从环酮开始生产大环十六烷内酯和环十五烷等化合物，且该方法具有一定的普适性；连续合成所得的部分化合物有经过气相色谱嗅觉测定法表征，具有麝香酮气味；连续流工艺成功地进行了危险化学品如65%浓度的硝酸，30%浓度的双氧水，以及不稳定的过氧化物中间体等的处理，可以大大提升生产的安全性；香水行业可以从先进的连续流技术中受益。参考文献：DOI 10.1021/acs.joc.1c00663编后语康宁微通道反应器可用于中间体不稳定、强放热等危化反应。康宁反应器可以与Zaiput液液分离器、在线核磁等PAT技术联用，实现目标产物的连续合成、分离或提纯。康宁微通道反应器在香精香料行业也有很多成功的应用案例，在解决安全问题的同时，反应效率和收率都得到了提高。欢迎您拨打400-812-1766 联系康宁反应器技术了解详情。

Sanotac平流泵，促进化工行业向绿色智能循环化发展 从哈尔滨工业大学到北京航空航天大学，从中国石油大学到清华大学，从微反应器行业到连续流动化学，到处都有我们Sanotac平流泵、微升泵的身影。 从岩心驱替实验，石油勘探渗流实验，到航空煤油流动换热实验，精确流体输送等，Sanotac三为科学产品遍地开花，公司开发的微升泵能够实现从1ul/min到1000ul/min液体的精确高压计量输送，我们的平流泵（柱塞泵，中压恒流泵）产品，广泛应用于石油开发评价实验、石油化工的催化反应、聚合反应、食品、制药、液相色谱分析、超临界萃取、分离、原子能科学、环境科学、工艺设备、实验设备中各种液体的精确微量输送。 经过10年的市场检验，我们的平流泵产品已经得到广大客户的认可，升级为化工流体输送解决方案的领导者，化工反应装置专用平流泵配套服务商! 其实，我们不生产化工反应装置，我们只是化工流体的搬运工! 我们的短期目标：秉承上海市“专精特新”中小企业要求，努力前行。（一）专业化。专注核心业务，具有专业化生产、服务和协作配套的能力。（二）精细化。具备精细化的生产、管理或服务，掌握自主知识产权或先进知识。（三）特色化。独特的工艺、技术研制生产，产品或服务具有独特性、独有性、独家生产的特点。（四）新颖化。开展技术创新、管理创新和商业模式创新，通过行业的交叉融合提供新的产品或服务。 在生态环境保护压力不断加大的背景下，实现石化和化学工业与城市化进程的和谐发展，已成为当前行业发展所面临的首要课题。未来，化工行业将向绿色智能循环化发展，我们的流体化学产品，正好充分施展技能，配套各种优秀的专业的化工反应装置，不仅仅局限于微通道反应器，管道反应器，还包括各种流动化学反应装置，发挥流动化学化工反应装置的低投入、低消耗、低排放、高效益的绿色生产方式。Sanotac平流泵，不断促进化工行业向绿色智能循环化发展。 值此2017国庆中秋双节来临之际，怀着感恩的心情，感谢各位客户一直以来对SANOTAC三为科学的信任和支持! 三生万物，奋发有为，为您而来！SANOTAC流体输送技术，以“尽善尽美，精细入微”的价值理念，十年风雨征程。 今后，我们将不断开拓进取，凭借优质的产品，为广大客户提供更为优质的服务。销售产品只是一个开始，赢得良好的客户评价，良好的产品美誉度，广泛的产品知名度，是我们不断的追求。 我们SANOTAC，不骄于眼前的成就，也不畏惧远方未知， 对客户怀以激情，更对前路充满笃定。 感谢这个伟大的时代，给与我们施展的舞台。

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)

2022年8月17日，全国第二十届大环化学暨第十二届超分子化学学术研讨会终于圆满落幕。展会为期3天，三泰科技诚挚的感谢新老客户莅临展台参观与指导，并感谢您提供的宝贵意见，三泰科技将不断完善产品，继续以为客户提供更加智能的产品和更加专业优质的服务为宗旨，不忘初心，继续砥砺前行。 展台前，三泰科技产品吸引了大量客户驻足参观，三泰技术人员与客户深度沟通，通过沟通与讲解使客户对仪器产生极大兴趣，并对仪器进行现场操作使客户更进一步认可产品，现场异常火爆。为期三天的展会取得了圆满成功，三泰科技从各方面向前来参展的新老客户展示了三泰科技20年来的进步与发展，希望今后可以为客户提供更优质的产品和更专业的服务，三泰科技将继续前行，期待与您的下次相聚！ 关于三泰三泰科技成立于2004年，专注于分离纯化和合成技术的开发和应用，主要产品包括SepaBean machine快速制备液相色谱系统、SepaFlash快速制备液相色谱柱，ChemBeanGo化学知识共享发布及科研用化学品检索交易平台、“CBG资讯”科研公众号、ChemBeanGo App等，产品和服务主要应用于药物合成化学、天然产物、精细化工和石油产品等领域。

微反应技术作为二十一世纪的一项颠覆性合成技术，在农药原药合成中的应用越来越广泛，今天就给大家介绍几个实用的案例。案例一：异丁草胺的连续合成异丁草胺(24353-58-0)的适用作物：玉米、马铃薯、甜菜、花生、大豆等。防治对象：一年生禾本科杂草和多种阔叶杂草，对稗草、马唐、狗尾草、稷属效果好。 使用传统反应釜合成异丁草胺，反应的时间比较长，而且物料的投加的摩尔当量比较大，工艺不环保，而采用微通道反应器，可以有效地避免这些缺陷，得到很好的结果。反应方程式：反应示意图：反应结果及对比：使用连续流反应器之后，可以采用一锅法对该反应进行反应，中间体不需要进行后处理就可以进行下一步，有效降低了后处理的难度；传统釜式需要使用6倍当量的碱，极大增加了废水和废盐的量，不利于环境保护，而使用微通道反应器，只需要2.2当量，极大减少了废碱的量；收率大幅度提升，两步总收率达到95%，含量达到96%； 使用微通道停留时间短、混合好、无反混，在反应中氯乙酰氯分解的比较少。分解少了之后，产生的盐酸少了，碱的用量可以大幅度减低。原料的摩尔当量，包括碱和氯乙酰氯都可以降低，极大提升了反应的竞争力； 参考文献：CN104262188 A案例二：噁霉灵连续化合成 噁霉灵，是新一代新型农药杀菌剂，内吸性杀菌剂、土壤消毒剂。绿色、环保、低毒、无公害产品，适合作物果树、蔬菜、小麦、棉花、水稻、豆类、瓜类等。属新型抗重茬产品。反应方程式：反应示意图：反应结果及对比：相较于传统的反应釜，连续流反应器依靠精准的控温、良好的换热和混合效率，不仅可以提高反应的效率，还能减少废液的排放，最重要的是可以保证安全。改成全连续合成后，产品收率由68%提高到86%，而主要副产物由22%减低到4%，且连续流工艺容易进行工业放大。参考文献：DOI10.1021 / acs.oprd.9b00047案例三：唑草胺关键中间体唑草胺是一个禾本科杂草除草剂，对稗草、异性莎草和其他一年生杂草药效尤佳。它可以与其他除草剂复配，作为一次性除草剂用于水稻田；其单剂主要用于草坪除草。反应方程式：反应示意图：反应结果及对比：研究结果显示，在两步连续的情况下，总反应停留时间为50秒，反应温度分别为10°C和25°C，反应收率可达85%，产物纯度98%。连续流工艺和釜式工艺相比，不仅提高了转化率、缩短了反应时间和产品的纯度也有所提高，而且很好地避免了副反应的产生，更重要的是大大提高了工艺的安全性。参考文献：DOI 10.1021/acs.oprd.8b00362案例四：杀虫剂和杀菌剂苯并噁唑-3-酮杀虫剂和杀菌剂苯并噁唑-3-酮化合物是结构新颖的杂环化合物，具有抗真菌活性，近年来开始受到了人们的广泛关注，在医药方面得到了广泛的应用。反应方程式：反应示意图：反应结果及对比硝化结果：氢化结果：环化结果：使用连续流反应器收率得到大幅度的提升，三步的总收率从67%提升至83%，具有极大的经济效益。该工艺可以做成全连续，不仅反应可以连续，而且后处理也可以连续，极大节省了人工成本；康宁经销的Zaiput高效液液分离器不但可以用来连续萃取，还可以用来置换溶剂进行下一步的反应。该工艺过程中涉及有危险的硝化工艺、催化加氢工艺，尤其是硝化反应会生成不稳定的二硝基化合物，在传统间歇生产工艺中，存在较大的安全隐患。使用连续流技术之后，从根本上降低了安全风险，使整个过程连续化。连续流工艺中，原料现制现用，解决了不稳定中间体储存和运输问题。工艺中可以降低原料消耗，并提高产品质量。参考文献：DOI:10.1021 / acs. oprd. 6b00409

重氮乙酸乙酯是重要的合成片段，在有机合成中具有非常重要的作用，主要应用在C－H键的插入反应和不饱和键上的环化反应。 重氮乙酸乙酯在路易斯酸催化剂的存在下，与醛发生的C－H键插入反应具有十分重要的应用价值，因为产物 β－酮酸乙酯是多种原料药的中间体。 重氮乙酸乙酯试剂在加热情况下会引起分解和爆炸，还会自动分解出有毒物质，储存和运输都需要特别注意。 目前重氮乙酸乙酯的生产主要采用间歇釜式滴加工艺，即向釜内反应体系滴入亚硝酸钠水溶液，由于该滴加过程伴随着剧烈的热量释放，若不能及时有效地移走这些热量，将会造成局部飙温，导致产物分解，严重时甚至引起安全事故。 与传统釜式反应器相比，微通道反应器 面积/体积比提高了上千倍，反应传热快速且稳定，避免局部温度过高造成爆炸。 此外，由于采用连续化操作方式，生成的产物能够及时移出反应器进行冷却处理，从而最大限度地避免产物分解。 本文将向读者介绍今年6月份常州大学张跃教授研究团队发表在《现代化工》上的“重氮乙酸乙酯的连续合成工艺研究”研究成果。 该研究以甘氨酸乙酯盐酸盐和亚硝酸钠、硫酸为原料，合成重氮乙酸乙酯，采用微通道连续流反应器系统研究重氮乙酸乙酯的连续合成工艺。该工艺提高了产品收率并具有系统结构简单、操作简便、安全性高、易于自动化控制等优点。 研究介绍 一、微通道反应器模块结构通道反应系统由一系列特定的模块以及连接件组成，通过微通道模块、连接配件、物料输送装置的组合，形成适用于本反应的反应器系统。二、实验步骤1. 在室温下，将甘氨酸乙酯盐酸盐溶于定量的水记为原料1。2. 按照物料配比将亚硝酸钠溶于水记为原料2。3. 再按照物料配比将浓硫酸配制成5% 硫酸记为原料3。4. 在进行实验前将原料1和原料3混合在一起记为混合原料，待换热器系统温度稳定后，混合原料与原料2分别通过质量计量泵进入预冷模片，在2股物料分别充分预冷后，进入反应区中进行重氮化反应。5. 产物从出口连续出料，系统运行稳定后取样进行分析检测。反应装置及流程如图2所示。三、反应条件研究 研究者对重氮乙酸乙酯的微通道连续合成工艺多个影响因素进行了考察，探究亚硝酸钠用量、反应温度、酸用量和停留时间对反应的影响，研究过程分别如下图。最终研究者获得了该合成工艺的最佳条件：取用 n(甘氨酸乙酯盐酸盐):n(亚硝酸钠):n(5%硫酸) = 1 : 1.1 : 2，反应停留时间120 s，反应体系温度为10℃，此时收率可达92.8%。结果讨论与小结 研究者成功应用微通道反应器进行重氮乙酸乙酯的合成，大大缩短了反应时间，扩大工艺条件选择区间，实现对重氮化反应的有效控制，增加了安全系数，提高了反应效率并得到较高的收率 从乙酸乙酯的重氮化反应工艺研究过程来看，连续流技术充分发挥了其技术优势 连续流微反应器持液量小、高效的传热传质特点，保证了反应快速平稳的进行及反应安全性 康宁反应器无缝放大的优势为后续工业化应用提供了研究基础 该工艺可以实现重氮乙酸乙酯的连续化生产，为在其它反应中该产物现制现用提供了可能性，降低了储存和运输的安全风险 参考文献[1]岳家委,辜顺林,刘建武,朱佳慧,李孟金,张跃,严生虎.重氮乙酸乙酯的连续合成工艺研究[J].现代化工,2021,41(06):205-208.

个连续流光化学反应器在芳基重氮酯参与的环丙烷化反应中的应用研究背景芳基重氮酯在有机合成领域中应用广泛，特别是与杂环进行环丙烷化反应，能够得到重要的药物中间体（图1）。芳基重氮酯在学术研究中也具有很高的价值，但由于其毒性和爆炸性，在工业化中的应用受限。图1. 衍生自环丙烷化杂环的医药中间体和药物化学工艺的发展受安全性、工艺稳定性、成本和环境等因素驱动。连续流微通道反应器可以有效解决芳基重氮酯在工业应用中的安全性问题。它的明显优势包括，其更大的比表面积，能够提供更好的传质换热效果；持液体积大大减少，能够有效降低重氮化合物爆炸产生的危害性；在背压条件下可便捷的处理重氮类化合物参与的析气反应。可见光作为一种清洁、无污染的能源在成本、原子效率和可持续性等方面于连续流反应器相结合。可用于在环境条件下为化学反应提供动力。连续流光化学反应器可解决由于透射光与路径长度的对数相关性（比尔-兰伯特定律）导致光化学间歇反应的放大效应问题。近期，德国雷根斯堡大学Joshua P. Barham教授等人在前人研究的基础上，通过使用康宁连续流光化学反应器AFR-Lab Photo，对芳基重氮酯与杂环的反应进行了深入研究（图2，图3），该文章发表在Green Chemistry上。研究过程一.釜式工艺条件探讨与光催化确认作者首先在釜式条件的基础上对反应温度、停留时间、光强度、反应浓度、溶剂等条件进行了考察（表1）。研究中，作者发现碳酸二甲酯（DMC）能够有效提升反应的选择性和收率，且避免使用毒性大、易挥发、对环境有害等缺点的二氯乙烷（DCE）。此外，作者通过对照实验，验证了该反应只有在光催化条件下才能够发生反应。图2. A：釜式条件下进行的可见光参与的光化学环丙烷化；B：续流条件下不饱和碳进行的光化学环丙烷化；C：连续流条件下杂环的光化学环丙烷化图3. 光化学反应器实验装置的整体布局表1. 初始单因素筛选实验二. DoE工艺条件设计接着，作者利用DoE实验方法对光强、反应底物当量、反应停留时间等因素进行了考察，为了研究单因子的显著（α=0.05）效应以及多因子相互作用对反应的可能存在，采用了“两水平全因子”设计，设计包括了8个实验和几个验证误差的中心点。三. 工艺条件筛选得益于连续流反应器快速筛选的能力，仅用了两个下午的时间就完成了全部DoE条件的筛选（图4）。图4. 针对反应转化率、收率、选择性、产能的DoE条件筛选表2. DoE模型结果确认从DoE的结果分析可以看出，四种应变量都不受多因子相互作用的影响。转化率仅受两个因素的影响，总流速和光强。正如预期的那样，流速越大，停留时间越短，则转化率下降；而光强越强，则转化率更高。作者进而以反应选择性为最高优先级，选择最佳实验条件，进行了模型结果的确认（表2）。四. 最佳工艺条件下克级放大随后，作者在此实验基础上对反应液浓度进行了提高，对比了釜式和连续流条件下的最佳结果，并进行了克级的放大，产能由原来的0.61 g/h提升至1.34 g/h，运行了7.4 h获得了9.9 g的产物（图5），由图中可以明显看出，连续流与釜式相比，效率大幅度提高，由于连续流反应器持液体积更小，相比釜式而言安全风险更低。图5. 釜式反应与连续流反应的结果对比五. 底物拓展性研究最后，作者以该模板反应为基础对不同底物进行了反应适用性扩展，其对大部分底物均有良好的反应转化率和选择性。此连续流光化学催化方法每小时能成功地提供数百毫克的产物，作为高度官能团化的中间体，可以用于进一步的合成。总结研究者报告了一种光催化连续流方法，以杂化化合物和芳基重氮化合物为原料，高选择性、高转化率的制备环丙烷类化合物；重氮化合物的爆炸性及其在反应中氮气释放有关的危害性可以通过微通道模块的背压和较小的持液体积来安全控制；反应器系统的稳健性允许通过DoE快速筛选最优条件，并确定了对反应选择性和产率提高的关键因素；该反应适用各种杂环化合物和芳基重氮酯的反应，使用碳酸二甲酯作为一种无毒、可生物降解的绿色溶剂可以容易地将反应放大到克/小时的产能。参考文献：Green Chem., 2021,23, 6366-6372

电化学储存与转换系统主要包括金属离子电池、双离子电池、超级电容器、金属-空气电池和燃料电池等。后两种是清洁、安全、可靠的能源装置，具有环境友好、能量密度高、原料来源丰富、工作时间长等优点。氧还原反应(ORR)作为燃料电池的阴极反应，具有缓慢的反应动力学。因此，需要电催化剂来增强反应过程。近年来，过渡金属单原子电催化剂(TM-SACs)因其优异的催化活性(FeCoMnCuNi)、低成本和优异的稳定性而蓬勃发展。由于单原子在制备过程中容易团聚，因此载体材料的选择对于TM-SACs的形成尤为重要。载体也会影响催化反应中的电子输运和物质输运过程。MOFs具有结构可调、改性方法多样等优点，在TM-SACs的制备方面具有很大的潜力。图1. 基于MOFs的TM-SACs的制备策略和表征方法02成果展示金属有机骨架材料(Metal-organic frameworks, MOFs)由于其独特的结构和组成，在燃料电池和金属-空气电池的氧还原反应中得到了广泛的应用。近年来，以MOFs为前驱体或模板制备过渡金属单原子电催化剂(TM-SACs)的研究取得了很大进展。近期，吉林大学材料科学与工程学院郑伟涛团队对MOFs衍生的TM-SACs的制备方法和表征手段进行概述，并在此基础上归纳了TM-SACs的结构与性能的关系 (图1)。该综述旨在阐明大量的最新研究进展，来指导高活性、高负载量、高稳定性的TM-SACs的实现。第一作者为吉林大学材料科学与工程学院硕士生宋可心，通讯作者为张伟教授和郑伟涛教授。03图文导读1.ORR反应机制与优化原则ORR的反应过程如图2所示。由于反应条件的不同，导致酸性和碱性条件下的反应机制存在一定的差异。研究表明，酸性条件下较差的ORR性能主要是由于反应过程中吡啶-N质子化为吡啶-N-H结构，所以可以通过以下方式改善酸性条件下的ORR性能：1）防止质子和吡啶-N在酸性环境中快速结合；2） 增加本征活性和活性位点的数量。然而，在碱性条件下，大多数研究证明吡啶-N在催化过程中起着积极的作用。因此，增加吡啶-N的含量和增加金属活性中心数量是改善碱性条件下ORR性能的重要手段。此外，O2分子在活性位点上的吸附方式主要分为以下三种：Griffiths模式、Pauling模式和Yeager模式。不同的吸附模式也对催化机制产生一定的影响。图2.(a)酸性条件下ORR反应示意图。(b)碱性条件下ORR反应示意图。(c)O2在金属活性位点的三种吸附模式示意图2. 单原子催化剂的表征手段由于SACs的金属的尺寸很小，对表征技术提出了更高的要求。电镜技术和谱学技术的有效结合可以实现SACs的定性和定量分析。球差电镜利用其超高的空间分辨率可以直接观察到单原子的存在。结合EELS和EDS可以准确地确定材料的元素分布，有利于结构分析和物相识别。谱学技术，如(原位)X射线精细结构分析、穆斯堡尔光谱、红外光谱、原位拉曼光谱和原位漫反射红外傅里叶变换光谱（DRIFTS），有助于准确表征SACs并探究催化机理。这些表征技术从不同角度证实了SACs的存在，形成了完整的SACs表征体系。表征技术如图所示：图3.(a)FeSAC@FeSAC-N-C的不同放大倍数的像差校正STEM图像和EDS图像。(b)Co-pyridinic N-C的不同放大倍率的像差校正STEM图像和EELS光谱。(c) Co(mIm)-NC(1.0)催化剂的亮场STEM图像、HAADF-STEM图像和相应的EELS光谱图像。(d) Co(mIm)-NC(1.0)催化剂的亮场STEM图像、HAADF-STEM图像和相应的EELS光谱图像图4.(a)不同电位下Au L3边和Cu K边的XANES光谱和EXAFS拟合分析.（b）不同电位下的Pt1-N/C的XANES光谱和EXAFS拟合分析3. 基于MOFs制备TM-SACs的五大策略由于MOFs独特的空间结构，是制备TM-SACs的良好前驱体。在这一部分中，详细总结了使用MOFs制备TM-SACs的五种策略，并探讨了TM-SACs的结构特征和性能之间的相关性。所有这些策略都集中于如何保护过渡金属原子在热解过程中不发生团聚。由于MOFs后处理的方式不同，保护机制也存在一些差异。根据保护机制的不同，本部分将其分为以下五种策略：1) 表面限域策略：由于MOFs提供高度分散的金属位点，是制备TM-SACs的理想前驱体或模板。通过使用牺牲金属（SMs）的“空间栅栏”效应，可以调整过渡金属之间的距离，从而有效地避免高温下过渡金属原子的聚集。因为SMs的熔点相对较低，它们在热解过程中挥发。根据过渡金属的掺杂数量，主要可分为以下几类：1）单金属掺杂；2） 双/多金属掺杂。图5.(a)Fe掺杂ZIF-8衍生催化剂的合成过程示意图和不同粒径的Fe掺杂ZIF-8的SEM图像。(b)ZIF-8前驱体中Fe掺杂量对催化剂结构和活性影响示意图。(c)NC吸附铁离子的模型催化剂示意图及反应路径图。(d)通过调节Zn/Co的摩尔比制备Co-SAC/N-C的示意图。(e)负压热解法制备三维石墨烯骨架上的SACs示意图2) 空腔限域策略：利用MOFs独特的空腔结构优势，对金属前驱体进行封装。这种封装效应可以最大程度地减少热解过程中金属前驱体的聚集。对于ZIF结构，ZIF-8是一个具有菱形十二面体结构的三维空间纳米笼，由锌离子和二甲基咪唑配体组装而成。其具有孔径为3.4Å、空腔直径为11Å的空腔结构，金属前驱体可封装在里面来实现金属前驱体的空间隔离。高温碳化后，ZIF-8变成氮掺杂碳骨架，为金属位点的负载提供了载体。常见的金属前驱体可分为以下几类：1）金属无机化合物，如金属盐和金属氢氧化物；2） 金属有机化合物，如乙酰丙酮化合物和二茂铁；3） 金属大环化合物，如酞菁、卟啉和菲咯啉。图6.(a)Mn-SAS/CN催化剂的制备示意图和原位XANES光谱。(b)基于Kirkendall效应制备的(Fe,Co)/N-C催化剂示意图。(c)基于ZIF-8前驱体制备C-Cu(OH)2@ZIF-8-10%-1000的原理图。(d)Fe-ISA/CN催化剂制备示意图。(e)微孔限制和配体交换法制备Co(mIm)-NC催化剂示意图3) 外层保护策略：对MOFs的外层采取一些保护措施，以避免在热解过程中结构坍塌和金属原子的聚集。未热解MOFs表面的金属离子呈现高度分散的单原子态。但是在热解后由于单个原子的高比表面能，会发生团聚，这大大降低了金属活性位点的利用效率。此外，高温热解后，MOFs的孔结构坍塌，不利于催化剂传质过程和更多活性位点的暴露。因此，应采取措施对MOFs的外层进行保护，以促进高密度TM-SACs的形成，并保持热解后结构的稳定性。常用的保护策略主要分为以下两类：1）有机化合物（如表面活性剂、酶和聚合物）的保护策略；2） 主客体策略。图7. (a)原位约束热解法制备核壳结构的Co-N-C@surfactants催化剂示意图。CoN2+2活性位点构型和反应自由能演化图。(b)酚醛树脂辅助策略制备核壳结构1.0-ZIF-67@AF催化剂示意图。(c) CoNi-SAs/NC催化剂制备示意图。(d)配体交换策略制备C-AFC© ZIF-8催化剂示意图。(e) Fe-SAs/NPS-HC催化剂制备示意图4）相扩散策略：湿化学合成法通常用于制备以MOFs为前驱体的TM-SACs，即金属前驱体的合成在溶剂中完成。此外，由于单原子与其载体之间的弱相互作用，单原子在随后的制备和催化反应过程中不可避免地会团聚。如果使用MOFs衍生的碳载体作为前驱体，金属原子在高温下的扩散特性将被捕获并在碳载体上还原。这种强烈的相互作用可以提高催化剂的高温稳定性，也为TM-SACs的制备提供了一条新的途径。相扩散策略主要分为以下两种方法：1）球磨法（固相扩散法）；2） 气相扩散法。图8.(a)固相合成法制备Fe掺杂ZIF-8的原理图。(b) M15-FeNC-NH3催化剂制备示意图。(c) Fe-N/C催化剂制备的示意图及ORR性能曲线。(d)气相扩散法制备Cu-SAs /N-C催化剂示意图。(e)金属氧化物热扩散法制备Cu ISA/NC催化剂原理图和Cu-N3-C、Cu-N3-V自由能演化图5）双模板策略：模板策略可以通过模板本身的空间约束效应来控制合成材料的形态、结构和几何尺寸。MOFs是合成TM-SACs的最佳前驱体或模板。外来模板的引入可以对MOFs的形态和尺寸进行一定的限制。三维骨架上的金属原子可以得到很好的保护，有效地避免了热解过程中单个原子的团聚。根据热解后是否需要额外繁琐的步骤去除外来模板，这种双模板策略主要分为以下两类：1）一步模板法：PS和盐模板法；2） 多步骤模板法：介孔SiO2、SiOX和有序介孔硅。图 9.(a)利用KCl模板制备了SCoNC催化剂的制备图和不同放大率的HAADF-STEM图像。(b)PS模板法制备具有分级多孔结构的FeN4/HOPC催化剂的制备示意图。(c)PS模板法制备Fe/Ni-NX-OC催化剂示意图04小结MOFs材料的优异特性为高负载量、高稳定性、高催化活性的单原子催化剂的制备提供了丰富的平台。目前还有许多需要解决的问题，主要包括以下几个方面：1）充分发挥MOF材料的结构多样性的优势，探索一些新的策略来制备TM-SACs。目前主要以ZIF结构为主来制备TM-SACs，可以充分挖掘其他结构的MOF材料来进行制备。2）TM-SACs的单原子活性位点通常以TM-N4为主，这种配位结构被认为具有良好的ORR活性。对活性中心的配位结构进行调整，可以使得它们的活性得到进一步提高。目前已有的调整方式主要包括构建双原子活性中心、引入非金属(S,P,B)、纳米粒子与单原子协同催化、构建客体基团等。3）提高过渡金属单原子的负载量。催化剂的活性与催化位点数目和本征活性息息相关。对于TM-SACs，在合成过程中最大程度地避免单原子的聚集，提高过渡金属的利用效率，将MOF前驱体中的金属位点最大程度地转变为TM-NX结构。 4）实现TM-SACs的大规模制备和通用策略制备。金属浓度过高会导致单原子催化剂在制备过程中极易发生团聚， 并且由于不同种类的金属的配位环境和物理化学性质不同，难以实现制备策略的通用化。因此，开发一种新的策略去实现TM-SACs的大规模制备和通用化制备显得尤为重要。5）利用先进的表征手段和原位技术，在原子水平上对催化剂的结构进行剖析，从而探究结构与性能的关系。这些技术为MOF材料为目标明确的TM-SACs的设计提供了指导。6）结合理论计算去探究TM-SACs的氧还原反应动力学和最佳反应路径，确定催化剂的真实活性位点和反应过程的决速步。这为催化剂的结构设计提供了理论支撑，从而更好地提高TM-SACs的性能。

2019年8月16-19日， 第十届全国环境化学大会在天津南开大学隆重举办，本届大会规模再攀新高，参会注册代表达8000余人。珀金埃尔默曾经参与过往届的会议并和与会来宾有过深入和有益的技术交流。本次大会上，珀金埃尔默也有两位技术人员的研究报告入选会议日程。两位资深技术专家查珊珊的一场题为《红外成像以及其多联机技术对微塑料的测试方案》的报告和范莹莹的《珀金埃尔默公司QSight双离子源液质联用仪在环境污染及食品安全中的应用》报告受到了与会代表的关注，在场嘉宾不仅纷纷拿起手机拍下报告PPT，部分代表更是在会后与两位报告人进行了更深入的交流。珀金埃尔默的会议报告为了让更多用户了解近年来珀金埃尔默在环境监测、食品安全、微塑料检测等相关领域内的最新应用方案和研究成果，8月17日中午，珀金埃尔默在“环境污染与食品安全”分论坛期间举办了午餐会。午餐会期间，珀金埃尔默不仅为大家准备了美味的午餐，同时还安排了两位技术专家同大家分享前沿的解决方案。现场座无虚席，宾客不断。吴永宁院士作为特邀嘉宾为本次午餐会致辞。吴永宁院士致辞活动伊始，首先是珀金埃尔默资深质谱技术专家刘世杰为大家带来题为《珀金埃尔默公司QSight液质联用仪和Torion便携式气质在环境检测中的应用》的报告。珀金埃尔默公司近几年在色谱-质谱技术方面新品不断，2016年10月珀金埃尔默发布三重四极杆液质联用仪QSight100和200两个系列产品，时隔两年，新推出的QSight 400系列对双离子源、质谱接口、离子传输和碰撞池等部分进行了优化和升级。刘经理在报告中介绍到，珀金埃尔默QSight 400配备了ESI或APCI两种离子源，独特的双离子源设计，适用于多种不同离子化方式——一个方法内设置ESI+、ESI-、APCI +、APCI-四种不同离子化和极性模式同时采集的方法。QSight 400还应用了层流气离子导向技术和热表面诱导去溶剂质谱接口(HSID)，帮助提高了检测效率。刘经理在报告中还同大家分享了QSight液质联用仪在河水中药品和个人护理用品的测定、环境水中PFOA、PFOS检测等应用案例。刘经理介绍的另外一款产品Torion T-9是一款便携式气相色谱质谱联用仪，该系列产品曾获得R&D100创新大奖。其为现场检测而设计，集快速低热质气相色谱系统和微型环状离子阱质谱于一体，快速、可靠、易于操作。这些特点使得该仪器在应急、公安消防、环境、化工等领域有着广泛的应用。其次是珀金埃尔默北方区技术支持经理姚继军博士带来了题为《纳米食品、纳米药品和纳米环境污染》的报告。午餐会现场代表认真聆听纳米材料在食品和药品中的应用越来越多，在水处理等工艺流程中也广泛使用，在洗涤用品和化妆品中的使用也是产品宣传的主要卖点，接下来的问题是，这些纳米颗粒最终去向了何方呢?PerkinElmer已经有很多用户在水处理的淤泥中，在太湖的湖水中，在湖水中的鱼身体内，甚至在鱼卵内都发现了纳米颗粒的身影。美国密苏里理工大学的一个实验室也研究了在西红柿中纳米颗粒的生物富集情况。ICP-MS分析纳米颗粒的国家标准正在制定中，ICP-MS分析食品中纳米颗粒添加的科研项目也在进行中，目前纳米分析是分析领域最火热的热点之一。姚博士在报告中介绍到，使用SP-ICP-MS进行纳米颗粒检测的优势是：在单台ICP-MS上同时完成纳米颗粒的成分、浓度、粒径、粒度分布和颗粒团聚的检测，PerkinElmer公司NexION系列ICP-MS在单颗粒检测中的优势是：每秒钟可获取100000个数据点，更真实地反映单颗粒信号，比普通仪器数据获取速度快10倍，Syngistix软件中专用的纳米应用模块，一键式实时获取粒径信息，无需复杂手动计算，不仅可以分析球形纳米颗粒，还可以对棒状纳米颗粒进行表征，不仅可以做Au、Ag这些没有干扰的元素的纳米颗粒，还可以一边消除Fe、Si等元素的干扰一边进行纳米颗粒分析，不仅可以分析溶液中的纳米颗粒，还可以分析细胞、细菌以及PM2.5，是其他纳米表征技术无法匹敌的。精彩的报告过后，午餐会现场还举行了幸运抽奖活动，将我们精心准备的一份心意送给各位关注着珀金埃尔默和环境检测行业的代表们。当天，“环境污染与食品安全”分论坛结束。会后，国家食品安全风险评估中心技术总师、国际食品科学院院士吴永宁为在第十届全国环境化学大会环境污染与食品安全分会“PerkinElmer 未来之星”评审中获奖的同学颁发了证书。分别评选出一等奖1人，二等奖2人，三等奖4人，优秀海报奖3人。其中，获得一等奖的是来自华中科技大学的陈梁凯同学。　“PerkinElmer 未来之星”获奖者合影8月19日，第十届全国环境化学大会圆满结束，珀金埃尔默在午餐会、大会报告、企业展台等渠道，与千余名参会代表进行了交流。在欣喜于业内学者对珀金埃尔默的关注和认可之余，我们更感到有义务为包括环境检测领域在内的广大用户提供始终优越和产品和不断更新的行业解决方案，愿企业与用户能携手共进，共同发展。关于珀金埃尔默：珀金埃尔默致力于为创建更健康的世界而持续创新。我们为诊断、生命科学、食品及应用市场推出独特的解决方案，助力科学家、研究人员和临床医生解决最棘手的科学和医疗难题。凭借深厚的市场了解和技术专长，我们助力客户更早地获得更准确的洞见。在全球，我们拥有12500名专业技术人员，服务于150多个国家，时刻专注于帮助客户打造更健康的家庭，改善人类生活质量。2018年，珀金埃尔默年营收达到约28亿美元，为标准普尔500指数中的一员，纽交所上市代号1-877-PKI-NYSE。了解更多有关珀金埃尔默的信息，请访问www.perkinelmer.com.cn。

欢迎您关注“康宁反应器技术”微信公众号，点击图片报名一、早期药物发现一个自身免疫性疾病的治疗药物发现项目中，2H-吲唑类化合物被鉴定为高效的选择性TLR 7/8拮抗剂。在先导化合物发现阶段，化合物12被确定可进一步进行体内药效实验研究。图1. 微克级样品的合成路线药物的早期发现使得化合物12和作为关键中间体的化合物5（2H-吲唑）的需求迅速增加。项目团队认识到，该微克级的合成路线可能会在进一步批量放大中产生问题。分离不稳定、潜在危险的叠氮化物中间体4及其在热环化为2H-吲唑5的工艺过程中有安全性的隐患。【考虑到连续工艺在处理高活性、不稳定化合物方面具有的优势，从间歇反应切换到连续流工艺的多个驱动因素中，安全性是最重要的一个因素。在需要快速合成化合物的早期临床前阶段，流动化学作为一种新技术可以大大加快开发过程。】二、连续流工艺探讨针对100克及以上规模的合成，团队启动了流动化学的工艺研究，其主要目标是保持反应体积尽可能小，精确控制反应条件，并避免在任何时间内反应混合物中危险且不稳定中间体的积累。1. 间歇式工艺的连续流技术评估图2. 2H-吲唑类化合物5a的三步合成将氨基醛2a转化为叠氮化物4a，间歇式工艺采用了在酸性条件下使用亚硝酸钠的重氮化方案，然后在0°C下添加叠氮化钠。该反应通常在三氟乙酸（TFA）作为酸性介质和溶剂的存在下进行，可以获得高收率的结果，并常规用于小规模合成。【但含有叠氮化物4a的反应混合物形成的悬浊液明显不适合流动化学筛选。而当该反应在水和盐酸的混合物中进行时，观察到明显较低的产率和大量副产物的形成。考虑到下一步反应，叠氮化合物4与氨基哌啶化合物6在Cu(I)催化的热环化反应仍然面临不适合连续流工艺的固体溶解问题。】研究团队首先需要找到合适的反应溶剂和试剂，对这两步反应来说，合适的溶剂既要溶解所有的物料，又要保持高的转化率。其次，作为另一个重点考虑的事项，需要避免叠氮化合物中间体4的分离。2. 叠氮化合物4a生成的连续流工艺开发 1）溶剂的选择研究者首先用亚硝酸叔丁酯和三甲基叠氮硅烷来代替无机物亚硝酸钠和叠氮化钠，但仅得到了20%的转化率。接着，研究者发现利用二氯乙烷和水的两相混合溶剂与三氟乙酸组合，可以将反应体系中的物质完全溶解，并得到了很高的转化率。而其它酸的应用，如乙酸、盐酸、硫酸和四氟硼酸等，仍会造成沉淀的生成或者反应的转化率降低。2）工艺条件筛选对该反应仔细的研究揭示，需当亚硝酸钠完全消耗后再向反应混合物中添加叠氮化钠，如果过早加入叠氮化钠，它将立即被第一反应步骤中剩余的未反应的亚硝酸钠所消耗。图3. 叠氮化合物4a的连续流工艺流程【Entry 3的实验条件连续稳定运行60分钟，可产中间体16g/h，完全满足下游实验的需要。】3. 2H-吲唑5a连续流工艺开发在完成重氮化及叠氮取代的连续流工艺开发之后，研究团队继续研究铜催化环化的连续流工艺。1）间歇式工艺缺陷间歇式反应中，10% mol的氧化亚铜在体系中悬浮性差，不适合用于连续流工艺。对于流动反应而言，80°C下反应90分钟的时间太长，会导致不可接受的低生产率。这种环化反应的收率通常合理的范围在70−80%，研究团队使用LC-MS鉴定了两种主要副产物氨基亚胺8a和氨基醛2a。图4. 2H-吲唑 5a反应路径及副产物确认2）对铜催化剂和配体的筛选研究者发现，在1当量TMEDA存在下，0.1当量的碘化铜可溶于二氯乙烷中。经反应筛选后，研究者确定了流动条件下环化的合适参数。含有0.1当量碘化铜（I）和1当量TMEDA的0.45M 4a 二氯乙烷溶液，在120°C下，在20分钟的停留时间内，完全转化为吲唑5a。使用LC-MS分析反应混合物表明，叠氮化物4a被完全消耗，得到产物5a、氨基醛2a和亚胺8a，其比例分别为91.5%、3.4%和5.1%，与之前使用的间歇式工艺相比，有了显著的改进。3）停留时间及铜盘管催化为了缩短停留时间和提高生产率，研究者在寻求用更具反应性的催化剂代替碘化铜（I）和TMEDA过程中发现，内径为1mm的铜线圈也有效地催化了该环化反应。推断在铜线圈的内表面上形成了少量的氧化铜（I），起到有效催化该反应的作用。图5. 铜盘管反应器催化反应作为概念证明，制备了0.32M的4a溶液，该溶液已与1.2当量的胺6在甲苯中混合，并在120°C下泵送通过铜盘管，停留时间为20分钟。使用色谱法进行处理和纯化后，分离出5.6g吲唑5a，产率为85%，纯度为98%（图5）。4. 重氮-叠氮-环合三步全连续合成2H-吲唑类化合物图6. 2H-吲唑 5b的连续流工艺结果利用上述研究结果，研究者同样进行了类似物5b的连续流工艺开发。与最初使用的间歇合成相比，新的替代连续工艺不仅避免了危险叠氮化物4a和4b的分离，而且为叠氮化物形成和热环化这两个关键步骤提供了更高的纯度和产率。总结报道了三步反应的连续工艺开发，在100克的规模上制备了两个关键的药物中间体2H-吲唑化合物5a和5b。与最初使用的间歇合成相比，新的替代连续工艺不仅避免了危险叠氮化物4a和4b的分离，而且为叠氮化物形成和热环化这两个关键步骤提供了更高的纯度和产率。通过减小反应器的持液体积，避免固体叠氮化合物的分离，并确保精确控制反应参数，特别是反应温度和试剂的比例，改进了工艺的安全性。将两个连续流步骤整合到化合物12的多步合成中导致更安全地制备和处理叠氮化物中间体，并显著促进了高效和选择性TLR 7/8拮抗剂项目的加速开发。随后，连续流工艺从研究部门转移到化学开发部门，仅对工艺进行了少量的修改，便用于制备千克规模的5b。参考文献：Org.Process Res. Dev. 2022,26, 1308−1317

大家好，本周分享一篇发表在ACS central science上的文章，题目是Redirecting RiPP Biosynthetic Enzymes to Proteins and Backbone-Modified Substrates，通讯作者是来自UC伯克利分校的Matthew B. Francis教授和Alanna Schepartz教授。核糖体合成和翻译后修饰多肽 (RiPP，Ribosomally synthesized and post-translationally modified peptides) 是肽衍生的天然产物，具有强效的抗菌、抗病毒和抗癌特性。RIPP 生物合成始于核糖体合成的多肽，其 N 端先导序列 (~20–110 aa) 会招募一种或多种能够对相邻 C 端底物序列进行多种翻译后修饰 (PTM) 的内源酶。环化脱水酶和脱氢酶是其中研究得非常充分的 RiPP 酶。这些酶共同催化分子内环化和随后的芳构化反应，在多肽链中安装恶唑啉/恶唑和噻唑啉/噻唑杂环。Naismith 及其同事设计了一个环化脱水酶家族，先导肽与脱水酶催化剂的 N 端而不是与底物多肽的N端相融合。这些酶，尤其是LynD Fusion (LynD-F)和 MicD Fusion (MicD-F)，以不依赖先导肽的方式发挥作用，以促进含有 C 末端上Ala-Tyr-Asp (AYD) 识别序列的多肽环化脱水。此外， Schmidt 和同事证明了两种脱氢酶 ArtGox 和 ThcOx 也接受无先导肽底物。总而言之，与基于嵌合先导肽或先导肽交换的方法不同，这些酶代表了一种完全无先导的途径得到安装噻唑和恶唑键的多肽。在本文中，作者报告了使用 MicD-F和 ArtGox共同作用来处理含有多种翻译相容的氨基苯甲酸衍生物和 β-氨基酸的多肽底物，得到含恶唑啉/恶唑和噻唑啉/噻唑杂环的骨架。作者在测试中发现，MicD-F 和 ArtGox 在 +1 位点（环化反应位点前一个残基）和-1位点（环化反应位点后一个残基）均接受具有不同结构的底物，且-1 位点对非α-氨基酸单体的耐受性低于 +1 位点。作者进一步实验证明，RiPP 生物合成酶可以重定向到完整的折叠蛋白。他们发现MicD-F 和 ArtGox 可以在蛋白质loop和linker安装杂环骨架，而不会破坏天然的三级折叠。即使插入的 CAYD 序列在mCherry（一种大的 β-桶蛋白）的C 末端，或是嵌入在二聚体 α-螺旋束蛋白 Rop中的loop区，仍然可以得到折叠完好的球蛋白产物，其中含有构象受限的、完全非天然的杂环骨架。作者认为他们的研究代表了第一个在环化位点旁边含有多种非α-氨基酸单体的多肽中进行无前导azol(in)e生物合成的例子，以及第一个含有翻译后安装的杂环的折叠蛋白。作者还通过计算揭示了这些杂环限制构象空间的程度；它们还在合成中消除了肽键——这两种特征都可以提高稳定性或增加接头序列的功能，这在新兴的生物治疗药物中很常见。作者认为这项工作提出了一种扩展蛋白质组的化学多样性的一般策略。本文作者：Cyao责任编辑：LDY原文链接：https://pubs.acs.org/doi/full/10.1021/acscentsci.1c01577文章引用：DOI：10.1021/acscentsci.1c01577

你能想象有*化学也能玩成“乐高积木”吗？2022年10月5日，2022年诺贝尔化学奖授予了三位科学家：Carolyn R. Bertozzi、K. Barry Sharpless和Morten Meldal，奖励他们在发展“点击化学”和“生物正交化学”中的贡献。 问：什么是点击化学？“点击化学(Click chemistry)”是指一类能够高效生成“碳原子-杂原子链”的化学反应。点击化学有以下优势：1.区域特异性和立体特异性；2.对溶剂参数不敏感；3.反应得率高、副反应少，且原料充分反应4.实验条件简单；5.大的热力学驱动力。与点击化学的优势类似，流动化学也具有高效混合、简便*的温度控制、收率高、减少副产物等优势。 图1：发表在JOC杂志上的文章“可见光驱动光催化促进的N-异质螺环的多组分直接组装”今天为大家介绍在2022年9月，Steven V.Ley教授在JOC上一篇题为《可见光驱动光催化促进n杂螺环的多组分直接组装》的文章，演示了在温和条件下使用Vapourtec UV-150光化学反应器合成复杂的螺环化合物。1、螺环化合物20世纪六十年代起，生物学家和药物学家逐渐发现，从自然界分离得到的具有生物活性的化合物中拥有螺环结构的化合物占有很大的比例。随着研究的深入，螺环化合物的性质使他在药物研发中占据非常重要的地位。螺环化合物是指两个单环共用一个碳原子的多环化合物；共用的碳原子称为螺原子。杂环螺环结构在一定程度上改变药物分子的水溶性、亲脂性、优势构象等，使优化后的药物分子更容易成药。不同的螺环具有丰富的三维立体结构，从而提供了改善药效的可能性和药物*的创新性；既可以突破现有药物的*，又能设计全新结构或者骨架的小分子化合物。 图2：螺旋内酯固醇 图3：灰黄霉素已上市药物中，也有很多含有螺环结构的小分子药物，比如利尿剂螺旋内酯固醇(Spironolactone)（如图2所示）和抗真菌药物灰黄霉素(Griseofulvin)（如图3所示）。N-异螺旋环是在天然产物和药物中发现的有趣的结构单元，但其合成的可靠方法相对较少。传统合成方式 图4：获取螺旋环吡咯烷的策略 图5：从N-烯丙磺酰胺和烯烃中构建β-螺旋吡咯啶现有的方法通常需要几个步骤，并使用昂贵的催化剂，如钌或铑，以获得所需的产品。在过去，靠传统的办法合成目标分子，往往需要绕很多弯路。步骤越多，意味着产率越低，浪费越大。2、更高效的合成方式使用Vapourtec UV-150光反应器放大合成N-异象螺旋循环 图6：使用Vapourtec UV-150光化学反应器合成复杂的螺环化合物Steven V. Ley教授是世界*的有机化学家，剑桥化学系研究主任，皇家化学会RSC的前任会长，教授在有机合成方法学和全合成领域中的成就斐然。Ley教授在“可见光驱动光催化促进n杂螺环的多组分直接组装”一文中，演示了在温和条件下使用Vapourtec UV-150光化学反应器合成复杂的螺环化合物。在近年来发展的叠杂杂螺环的大多数制备方法中都需要多步步骤。然而，光催化的最新应用可以使合成步骤大大减少。作者利用光催化生成N-中心自由基，可构建多种β-螺环吡咯烷，包括药物衍生物。利用流动化学技术，还证明了产品的进一步衍生化具有可行的放大程序。光催化能够在温和的条件下通过高度反应的中间体以模块化的方式构建复杂的分子结构。在开发的螺环吡咯烷的制备方法中，大多数都能够制备α-螺环吡咯烷，克服了制备α-三级胺的一些困难。简化合成路线的解决方案之一是采用无试剂化学方法。从光化学上讲，以氮为中心的自由基的产生相对简单，并被证明可以激活N-H和N-X键。通过在合成螺旋环化合物时使用这种方法，可以避免四元碳中心引起的立体问题，从而改善整体过程。使用VapourtecE系列进行流动反应和放大实验，该系列由三个蠕动泵和一个光反应器组成，BPR输出为8bar。使用的光源是Vapourtec 61W（辐射功率）365 nm（峰值强度）LED灯光，辐射带范围为350&minus 400nm。利用在线监测，大大的缩短了研究时间，提高研究效率。作者使用配有365nm高功率LED灯的E-photochem演示了一系列螺环吡啶的合成。在合成双叠氮杂螺环的过程中，该方法使用光化学反应器UV-150进行了放大，产量达到了100克/天。3、实验总结1、相比传统的的反应，该反应具有操作简便、条件温和、反应时间短等优势；2、利用在线监测，大大的缩短了研究时间，提高研究效率；3、在温和的条件下通过高度反应的中间体以模块化的方式构建复杂的分子结构；4、利用流动化学技术，还证明了产品的进一步衍生化具有可行的放大程序。4、关于Vapourtec Vapourtec是一家专业设计和制造流动化学设备的公司。Vapourtec公司的连续流动化学系统质量可靠、性能成熟、高效能模块系统可随您的流动化学生产能力的扩大而拓展。反应器可进行组合，实现多步合成。无需使用任何工具数秒内即可完成反应器更换。UV-150反应器UV-150反应器消除了传统批次光化学的问题，可以充分发挥光化学的潜力。在连续流动操作下，它提供了安全、精确、高效、一致和可扩展的光化学。 图7:vapourtec UV-150光化学反应器● UV-150光化学反应器与Vapourtec R系列和E系列流化学系统兼容，操作简便；● Vapourtec提供3种不同的光源，提供220纳米至650纳米之间的精确波长；● 可以在-20°C到80°C之间设置反应温度。参考文献[1] Multicomponent Direct Assembly of N-Heterospirocycles Facilitated by Visible-Light-Driven PhotocatalysisOliver M. Griffiths and Steven V. LeyThe Journal of Organic Chemistry 2022 87 (19), 13204-13223 DOI:10.1021/acs.joc.2c01684[2] Total Synthesis of Phytotoxic Radulanin A Facilitated by the Photochemical Ring Expansion of a 2,2-Dimethylchromene in FlowBruce Lockett-Walters, Simon Thuillier, Emmanuel Baudouin, and Bastien NayOrganic Letters 2022 24 (22), 4029-4033 DOI: 10.1021/acs.orglett.2c01462

摘要使用 Liberty Blue&trade 和 Liberty PRIME&trade 多肽合成仪可以快速、高纯度进行头尾环化肽的全自动合成。微波增强的多肽固相合成（SPPS）不仅有利于线性组装，而且有利于随后的环化步骤，在各种困难的生物学重要肽上实现了极高的纯度合成。Liberty PRIME 上使用的一锅法 Fmoc SPPS 循环进一步改善合成时间、减少浪费。表1 ：全自动合成首尾相连的环化肽表2：Liberty Blue 和 Liberty PRIME 合成 Cyclorasin A1引言环肽能够桥接小分子和抗体之间的化学空间间隙，允许设计具有高结合亲和力、显着选择性、低毒性和进入细胞内靶点的能力的分子2。因此，大环肽作为靶向传统上无法成药的生物靶点的治疗剂具有相当大的前景3。截至 2017 年，超过 40 种环肽用于临床4。环肽作为候选药物开发的这一令人鼓舞的趋势，为发展更稳健的制备方法提供了动力。SPPS 可以通过使用 Fmoc-Glu-ODmab 作为 C 端氨基酸 (图 1) 制备首尾相连环化肽。在合成线性肽骨架后，可以使用稀肼溶液选择性地去保护 Dmab 基团。之后，可以使用微波增强偶联实现首尾环化。将微波能量应用于首尾环化肽的合成可以实现更有效的偶联，从而加快合成时间和提高纯度 (CarboMAX&trade )5。 图 1：Fmoc-Glu-ODmab ( 左 ) Fmoc-Glu(Wang resin LL)- ODmab (右)材料与方法试剂以下含有指定的侧链保护基团 Fmoc 氨基酸购自 CEM Corporation (Matthews, NC) 并：Ala、Arg (Pbf)、Gly、His (Boc)、Ile、Leu、Lys (Boc)、Thr (tBu) )、Trp (Boc)、Tyr (tBu) 和 Val。Rink Amide ProTideTM LL 树脂也购自 CEM Corporation。Fmoc-Glu-ODmab、Fmoc-Glu(Wang)-ODmab LL 树脂、FmocD-Ala- OH 和 Fmoc-4-氟-L-苯丙氨酸购自 EMD Millipore (Burlington, MA)。Fmoc-D-2-Nal-OH、FmocD-Nle-OH 和 Fmoc-N-甲基-L-苯丙 氨酸购自 Bachem (T orrance, CA)。Fmoc-N-甲基-异亮氨酸-OH 购自 Advanced ChemTech (Louisville, KY)。FmocN-甲基-亮氨酸-OH 购自 Alfa Aesar (Haverhill, MA)。水合肼、N,N-二异丙基乙胺(DIEA)、Fmoc-N-甲基-甘氨酸-OH、N,N' -二异丙基碳二亚胺 (DIC)、哌啶、吡咯烷、三氟乙酸 (TFA)、3,6-dioxa-1、 8 辛二硫醇(DODT) 和三异丙基硅烷 (TIS) 购自 Sigma-Aldrich (St. Louis, MO)。N,N-二甲基甲酰胺 (DMF)、无水乙醚 (Et2O) 和乙酸购自 VWR (Radnor, PA)。LC-MS 级水 (H2O) 和 LC-MS 级乙腈 (MeCN) 购自 Fisher Scientific (Hampton, NH) 。多肽合成：CEM 7-mer, cyclo-[GVYLHIE] 使用 CEM Liberty Blue 自动微波多肽合成仪，在 Fmoc- Glu(Wang)- ODmab 树脂（离子交换容量：0.025 meq/g）上，以 0.10 mmol 的规模合成（Dmab 脱保护以0.05 mmol 规模进行，首尾环化以 0.025 mmol的规模进行）。使用 DMF 中的哌啶进行脱保护。偶联反应在5倍量的Fmoc氨基酸,DIC和Oxyma Pure(CarboMAX)5 中进行。使用肼的 DMF 溶液进行 ODmab 基团的脱保护。首尾环化反应使用 DMF 中的 DIC/HOBt 进行。在 CEM RazorTM 高通量多肽切割系统中使用 TFA/H2O/TIS/DODT 进行切割。裂解后无水乙醚沉淀肽并过夜冻干。图2：CEM 7-mer多肽合成：Cyclorasin A, cyclo-[WTaRRR-nal-R-Fpa-nle-Q] (Liberty Blue)使 用 CEM Liberty Blue 自 动 微 波 多 肽 合 成 仪 ， 在 Rink Amide ProTide LL 树脂 (离子交换容量：0.19 meq/g ）上，以 0.05 mmol 的规模合成（Dmab脱保护以 0.05 mmol 的规模进行，首尾环化以 0.025 mmol 的规模进行）。使用 DMF 中的哌啶进行脱保护。偶联反应在5倍Fmoc氨基酸、DIC和Oxyma Pure(CarboMAX)5中进行。Fmoc-Glu-ODmab 用做第一个氨基酸（Q）。使用肼的 DMF 溶液进行 ODmab 基团的脱保护。首尾环化反应使用 DMF 中的 DIC/HOBt 进行。在 CEM RazorTM 高通量多肽切割系统中使用 TFA/H2O/TIS/DODT 进行切割。裂解后用无水乙醚沉淀肽并过夜冻干。多肽合成：Cyclorasin A, cyclo-[WTaRRR-nal-R-Fpa-nle-Q](Liberty PRIME)使用 CEM Liberty PRIME 自动微波多肽合成仪，在 Rink Amide ProTide LL 树脂（离子交换容量：0.19 meq/g）上，以 0.05 mmol 规模合成（Dmab脱保护以 0.05 mmol 的规模进行，首尾环化以 0.025 mmol 的规模进行）。使用 DMF 中的吡咯烷进行脱保护。偶联反应在5倍 Fmoc 氨基酸、DIC和Oxyma Pure(CarboMAX)5中进行。Fmoc-Glu-ODmab 用做第一个氨基酸（Q）。使用肼的 DMF 溶液进行 ODmab 基团的脱保护。使用肼的 DMF 溶液进行 ODmab 基团的脱保护。首尾环化反应使用 DMF 中的 DIC/HOBt 进行。在 CEM RazorTM 高通量多肽切割系统中使用 TFA/H2O/TIS/ DODT 进行切割。裂解后用无水乙醚沉淀肽并冻干过夜。图3：Cyclorasin A多肽合成：N-MethylCyclorasinAnalog, cyclo-[WTaR-NMeGly- NMePhe-nal-NMeGly-Fpa-nle-E]使用 CEM Liberty PRIME 自动微波肽合成仪在 Fmoc-Glu (Wang ) -ODmab 树脂（离子交换容量：0.25 meq/g ）上以 0.05 mmol 的 规模合成（Dmab 脱保护以 0.05 mmol 规模进行，首尾环化以 0.025 mmol 的规模进行）。使用 DMF 中的吡咯烷进行脱保护。偶联反应在5倍 Fmoc 氨基酸、DIC和Oxyma Pure（CarboMAX）5中进行。使用肼的 DMF 溶液进行 ODmab 基团的脱保护。首尾环化反应使用 DMF 中的 DIC/HOBt 进行。在CEM RazorTM高通量多肽切割系统中使用 TFA/H2O/TIS/DODT 进行切割。裂解后用无水乙醚沉淀肽 并冻干过夜。图4：N-Methyl Cyclorain Analog多肽合成：Poly N-Methyl Peptide, cyclo-[KA-NMeIle-NMeGly-NMeLeu-A-NMeGly-NMeGly-E]使 用 CEM Liberty PRIME 自 动 微 波 肽 合 成 仪 在 Fmoc-Glu (Wang )-ODmab 树脂（离子交换容量：0.25 meq/g ）上以 0.1 mmol 的规模合成（Dmab 脱保护以 0.05 mmol 规模进行，首尾环化以 0.025 mmol 的规模进行）。使用 DMF 中的吡咯烷进行脱保护 。偶 联 反 应 在 5 倍 Fmoc 氨 基 酸 、 DIC和Oxyma Pure（CarboMAX）5中进行。使用肼的 DMF 溶液进行 ODmab 基团的脱保护。首尾环化反应使用 DMF 中的 DIC/HOBt 进行。在 CEM RazorTM 高通量多肽切割系统中使用 TFA/H2O/TIS/DODT 进行切割。裂解后用无水乙醚沉淀肽并冻干过夜。图5： Poly N-Methyl Peptide多肽分析在配备有 PDA 检测器的 Waters Acquity UPLC 系统上分析肽， 该 检 测 器 配 备 Acquity UPLC BEH C8 柱 （1.7 mm 和 2.1 x 100 mm）。UPLC 系统连接到 Waters 3100 Single Quad MS 用于结构测定。在 Waters MassLynx 软件上进行峰分析。使用 (i) H2O 和 (ii) MeCN 中的 0.05% TFA 梯度洗脱进行分离。 结果在 Liberty Blue 自动微波肽合成仪上 CEM 7-mer 的微波增强固相合成产生了纯度为 78% 的目标肽（图 6）。图6：CEM 7-mer 的UPLC色谱图在 LibertyBlue 自动微波肽合成仪上的 Cyclorasin A的微波增强。图7：Cyclorasin A (Liberty Blue)的UPLC的色谱图Liberty PRIME 自动微波肽合成仪上的 Cyclorasin A 微波增强。图8：Cyclorasin A (Liberty PRIME)的UPLC色谱图Liberty PRIME 自动微波肽合成仪上的 Poly N-Methyl Peptide。图9：多聚N-甲基Peptide 的UPLC色谱图Liberty PRIME 自 动 微 波 肽 合 成 仪 上 的 N-Methyl Cyclorasin Analog 的微波增强固相合成产生了纯度为 66% 的目标肽（图10）。图10：N-甲基 CyclorasinAnalog的UPLC色谱图 结论使用自动微波增 SPPS 可以快速有效地合成首尾环肽。此外，易于使用的 Liberty Blue 和 Liberty PRIME 软件允许对肽序列进行快速直接的编程。使用 Liberty Blue 肽合成仪在 2 小时 13 分钟内合成了纯度为 78% 的 7 聚体环肽。在 Liberty Blue 上在 3 小时 1 分钟内以高纯度 (75%) 合成了 Cyclorasin A 环肽。在 Liberty PRIME 上仅用了 2 小时就合成了相同的肽，纯度很高 (75%)，浪费大约 100 mL。在 Liberty PRIME 上，微波增强的 SPPS 可在 2 小时 5 分钟内以 66% 的纯度合成了具有综合挑战性的 N-methyl cyclorasin analog 环肽。最后，在 Liberty PRIME 上以 73% 的纯度在 2 小时 12 分钟内制备出多聚 N-甲 基化 11 聚体肽。 参考文献[1] Upadhyaya, P. Qian, Z. Selner, N. G. Clippinger, S. R. Wu, Z. Briesewitz, R. Pei, D. Angew. Chem. Int. Ed. Engl. 2015, 54 (26), 7602&ndash 7606. [2] White, A. M. Craik, D. J. Expert Opin. Drug Discov. 2016, 11 (12), 1151&ndash 1163.[3] Hurtley, S. M. Science. 2018, 361 (6407), 1084.4-1085. (4) Zorzi, A. Deyle, K. Heinis, C. Curr. Opin. Chem. Biol. 2017, 38, 24&ndash 29. (5) CEM Application Note (AP0124) - &ldquo CarboMAX - Enhanced Peptide Coupling at Elevated Temperature.&rdquo

p　　从简单易得的分子尤其是几乎无处不在的烃类化合物出发，简便高效地合成复杂的多环化物是有机合成工作中的一大挑战。近十年来，由于茂基三价钴、铑催化剂对碳氢键活化有着独特的活性、选择性以及官能团兼容性而被广泛研究。近期，中科院大连化物所金属络合物与分子活化研究组(209组)在这一领域取得了一系列进展，相关工作在《德国应用化学》(Angew. Chem. Int. Ed. 2016, 55, 15351)和(Angew. Chem. Int. Ed. DOI:10.1002/anie.201704036)上先后发表。/pp　　硝酮化合物通常作为经典的1,3-偶极子参与各类环加成反应。该团队在2013年首次实现了硝酮定位碳氢键的活化。但是将其作为芳烃底物实现碳氢键活化和偶极加成相结合之前尚无报道。最近，该团队利用硝酮作为偶极子定位基，首先经碳氢键活化和环丙烯酮实现酰基化，在原位条件下，活化的C=C双键和硝酮发生分子内的1，3-偶极加成，得到桥环化合物。反应对于邻位含有较大位阻的N-叔丁基以及N-芳基硝酮均可适用，对于N-叔丁基硝酮，碳氢活化发生在唯一的苯环邻位 而对于N-芳基硝酮，反应则发生在N-芳环上，因此得到的产物的结构有所不同。值得一提的是，对于N-叔丁基硝酮，反应呈现出硝酮底物位阻控制的选择性。当N-叔丁基硝酮的邻位取代基位阻较小时，反应虽然也经历C-H活化和对三元环的插入开环，但是产生的烯基铑碳键并没有被质子解，而是发生了对亲电的亚胺片段的插入，之后经历了β-碳原子消除和质子解，得到最终的1-萘酚产物。反应中硝酮起到了亲电性无痕导向基的作用。此部分工作发表在Angew. Chem. Int. Ed. 2016, 55, 15351上。/pp style="text-align: center"img src="http://img1.17img.cn/17img/images/201705/insimg/471915f3-bd4d-4007-9bab-375252f8942e.jpg" title="W020170525567525355764.jpg"//pp　　含炔烃片段的环己二烯酮由于同时具有活泼的末端炔烃和α,β-不饱和酮结构，所以有多种的反应可能性，一直以来是研究的热点之一，但是大部分研究都是围绕着底物的亲核性展开。将其与天然产物中广泛存在的吲哚结合，发生分子内的狄尔斯-阿尔德(Diels-Alder)反应尚属首次报道。该反应首先经过碳氢键活化形成金属碳键, 之后发生炔烃的插入原位形成二烯中间体，随后与亲二烯体(环己二烯酮)发生分子内的Diel-Alder反应，反应过程中金属始终参与。反应能得到结构截然不同的桥环和并环化合物。当利用铑作为催化剂时，铑碳键对炔烃发生常见的2,1-插入随后和第一类D-A环化串联得到并环，用半径更小的三价钴催化剂时发生罕见的1,2-插入并和第二类D-A环化串联得到结构罕见的桥环。这一工作近期发表在《德国应用化学》(Angew. Chem. Int. Ed. DOI:10.1002/anie.201704036)上。/pp style="text-align: center"img src="http://img1.17img.cn/17img/images/201705/insimg/6e10e342-1381-4c91-9df1-b6b7ebb774f1.jpg" title="W020170525567525358639.jpg"//pp　　该系列工作得到了国家杰出青年基金和中科院先导专项的支持。/p

中环内酰胺（8-11元环）是重要的药物化学骨架，因其存在于很多天然产物和生物活性化合物中，如去熊果苷、鼠李嘧啶、巴拉苏胺和二苯西平等。通常，这些结构只能通过一些有限的方法获得，例如，分子内羰基化、环闭合复分（RCM）、Claisen型重排等。最近报道了一种以过渡金属钌为催化剂和当量的乙酰氧基苯碘酮（BI-OAc）为氧化剂的光催化合成中环内酰胺的方法。然而，这些方法大多局限于使用高稀释溶液、过渡金属催化剂或当量化学氧化剂，严重背离了绿色化学合成的理念。有机电化学利用质子和电子作为氧化还原试剂，已经成为一种环保、经济、功能日益强大的绿色化学合成方法。正如之前的报道，直接或间接电氧化N–H键被应用于各种C–N键的成环化反应中，以构建含N杂环。尽管取得了这些重大进展，但报道的方法仅限于通过典型的酰胺氮自由基环化反应，即电化学氧化C-N键的形成，生成5或6元环。事实证明，要形成8-11元环内酰胺还是很难的。近日，广州医科大学阮志雄教授课题组开发了一种无需催化剂和额外添加剂，以一种绿色可持续的直接电化学氧化的方法产生酰胺氮自由基，并通过C-C键断裂，氮自由基迁移，首次实现了8-11元中环内酰胺扩环的新突破 (Green Chem., 2020, 22, 1099)。与以往的典型的酰胺氮自由基环化方法相比，该研究利用石墨电极作为工作电极（阳极），铂电极作为阴极，在室温、不使用金属催化剂和外部氧化剂等更为温和、绿色经济的条件下，在8 mA恒定电流电解下，反应2.3 h，即成功得到8-11元环的扩环，如下图所示9元环内酰胺产率达到98%。文末，作者还通过循环伏安法进一步解开了反应机理的神秘面纱。阮教授课题组是借助了什么设备完成并优化中环内酰胺的扩环反应的呢？！又是借助了什么设备实现循环伏安法的呢？打开该文的Supporting information，就是这款“IKA ElectraSyn pro”，既可完成循环伏安分析，还可以同时实现6位平行筛选，优化反应条件，并完成反应的神器。

电化学----“古老又年轻”电催化作为纳米材料和能源化学领域的研究热点，是未来新能源存储与转化技术的关键所在，如以电解水制氢和燃料电池为核心的氢能产业。除了可以通过小分子的活化转化将可再生能源存储为化学能，电催化更有魅力的地方在于温和、可控、绿色的化学品合成。其实，电化学的发展史是非常有渊源的。早在1893年Thompson发现电子以前，电化学的基本原理和规律就已从实验中得出。 图1：1780年Galvani发现“生物电”现象电化学的起源可以追湖到1780年Galvani从生命体系中发现的“生物电”现象，它揭示了生物学和电化学之间的深奥联系。 图2：1800年Volta发明利用电化学原理连续供电的伏打电堆1800年Volta发明了人类*个电池，它是利用电化学原理制成的*个具有实用价值的连续供电装置。（图1-2）早期，科学家主要是依赖对电流、电位、电容和电量等电化学参数的测量和分析研究，获得的宏观数据限制了对电极界面结构和反应历程的实质性认识。电化学*的进步发生在20世纪的后30年间，把光谱技术同电化学方法结合在同一电解池中工作，从而实现在分子水平上认识电化学现象和规律。随着光谱、波谱技术从60年代，特别是80年代以来的迅速发展，原位光、波谱电化学方法，以及理论计算方法在电化学过程动力学的研究方面日益受到重视并得到了广泛应用。经过近100年的发展，电催化从最初作为电化学科学的一个分支，目前已经成为一门交叉性极强的学科，科学家也在不断挖掘新的合成路径来提高电催化性能。催化剂“动起来”更有效率近期，美国化学学会Chemrxiv预印本期刊发表的一篇文章中使用Vapourtec离子电化学反应器开发了一种用于生成六元二锂盐的多相连续流，该例建立了一种生成六元二芳基碘酸盐的多步连续流动方法。这是对现有批处理方法在可伸缩性和原子经济方面的一个显著改进。该方法Friedel-Crafts类烷基化中使用容易获得的乙酸苄基酯，而随后的阳极氧化环化直接生成相应的环状碘鎓盐。* Friedel-Crafts 反应（傅-克反应）指芳香化合物在酸（Lewis酸或质子酸）催化下与卤代烃和酰卤等亲电试剂作用，在芳环上导入烷基或酰基的反应，分为Friedel-Crafts烷基化反应和Friedel-Crafts酰基化反应。* 高价碘化合物（HVI）是合成化学家公认的试剂。它们被描述为其他危险过渡金属的替代品。这是由于它们在亲电基团转移、光催化或有机催化中的巨大反应性，以及它们作为天然产物合成的构建块的实用性。在这篇研究文章中，科学家通过Brø nsted酸介导的Friedel-Crafts反应，然后进行氧化环化，以形成所需的CDIS 1，改进了碘油烯的形成。这种合成方法是以邻碘苄基醇为起始原料。它允许在短的反应时间内完成各种繁琐的合成CDIS方法。流动化学可显著提高电催化剂的抗疲劳性和稳定性，甚至可以让很不稳定的催化剂达到持久稳定的催化效果。合成挑战一个显著的缺点是使用化学计量量的化学氧化剂，这降低原子经济性并需要额外的处理程序。解决方案碘烯的阳极氧化。电化学是一种非常经济的工具，可以避免使用化学氧化剂合成高价碘试剂。碘芳烃在电池内或电池外电化学过程中都是合适且成熟的介质。HVI、DIS和CDIS通过阳极氧化产生。电化学工艺的明显优势，因为不需要进一步稀释或添加，所以其在流动中的实验操作简单直接。因此，将已经建立的针对CDIS 1的传统合成法转化为多步电化学流程，从而提高反应时间、原子经济性和可扩展性。实验过程1、建立分批优化的反应条件 在分批条件下电化学氧化和环化中间体碘油烯，通过初步观察，确定三氟甲磺酸适合环化并作为抗衡离子。2、引入流动化学在仅两当量的TfOH以74%的产率形成产物1a。但是研究人员发现由于需要额外的苯，这些反应条件不能转移到多步骤反应中，会形成堵塞流动反应器的黑色沉淀物。 3、两步流程优化 反应在Vapourtec离子电化学流动反应器中进行，分别采用玻璃碳 (GC) 阳极和铂阴极。收率是基于在各自条件下通过两个反应器体积后的20 min (0.200 mmol) 收集。4、研究不同对位取代芳烃 在Vapourtec离子电化学流动反应器中研究了不同的对位取代芳烃。通过使用仲苄基醇来衍生苄基位置，在0°C下，3g转化的Friedel-Crafts步骤缩短了约10倍。实验总结1、开发了*个多步连续流动程序，用于生成环状六元二芳基碘鎓盐；2、从容易获得的乙酸苄基酯开始，将Friedel-Crafts烷基化与随后的阳极氧化环化相结合。由于这些反应的条件相当苛刻，该方法目前受到使用的窄原料的限制；3、未来可以通过解决窄原料的限制问题，实现其他基质和更高的产量；4、缩短反应时间，提高原子经济性和可扩展性。Vapourtec电化学反应器连续电化学反应电化学反应器一旦与Vapourtec流动化学系统集成，离子电化学反应器的温度可以控制在-10º C和100º C之间，这为探索开辟了广阔的化学反应空间。历史上，绝大多数电化学反应都是在室温下进行的，很少有冷却电化学反应的例子。辉瑞公司和日本庆应义塾大学最近发表的一些重要文献也表明，加热电化学反应时，反应结果会有很好的改善。 ● 集成或独立操作选项，易于组装/拆卸，无泄漏操作 ● 与E系列和R系列系统兼容 ● -10°C～+100°C ● 在高达5bar的压力下操作 ● 20种电极材料可用，使用5 cm x 5 cm扁平电极 ● 电极间距、电极面积和反应器体积的灵活性。*封面图来源于Pexels，其他图片来源于网络，旨在分享，如有侵权请联系删除参考文献：[1] One-Pot Synthesis and Conformational Analysis of Six-Membered Cyclic Iodonium Salts Lucien D. Caspers, Julian Spils, Mattis Damrath, Enno Lork, and Boris J. NachtsheimThe Journal of Organic Chemistry 2020 85 (14), 9161-9178 DOI: 10.1021/acs.joc.0c01125[2] https://chemrxiv.org/engage/chemrxiv/article-details/634bfda24a18762789e5c3b1

新西兰SYFT公司，是世界领先的选择离子流动管质谱仪(SIFT-MS)生产商。该公司日前正式授权北京嘉德元素科技有限公司为其中国地区独家代理商。　　选择离子流动管质谱(SIFT-MS)是专用于监测挥发性有机物(VOCs)的新一代质谱仪器。结合流动管技术、化学电离和质谱,有选择地使用H3O + 、NO +和O 2+等初始离子,可在几秒之内对空气、呼吸气体和液体表面蒸气中的痕量有机气体(如乙醇、乙醛、丙酮、氨和2-甲基丁二烯等)进行多组分实时在线分析。　　如下图，选择离子流动管质谱的分析过程可以分成五个主要步骤：　　1. 离子生成　　Syft Techonolgy的选择离子流动管质谱用微波放电或射频离子源来产生正离子。　　2. 离子选择　　离子进入一个上游的的腔室，在该腔室中一个四极杆滤质器过滤掉除了首选的母离子之外的其他离子，通常情况下，选择H3O+，NO+和O2+为母离子。　　3. 样品导入和反应　　母离子通过一个文丘里管进入到反应腔室(流动管)中，在这里母离子与样品气反应，样品气以精确控制的速度进入流动管。　　4. 反应产物离子选择　　反应产物离子进入一个下游的腔室，在那里，另一个四极杆滤质器对它们进行质量过滤。　　5. 检测　　用电子倍增器检测，对选择出来的目标反应产物离子进行离子计数。　　选择离子流动管质谱仪可用于环境监测、海运集装箱有毒气体检查、熏蒸剂监测、轿车内部空气质量监测、录井油气分析、食品风味分析、作业现场危险气体分析等等。还可以车载移动至现场监测。SYFT公司Voice 200选择离子流动管质谱仪车载移动海运集装箱气体监测　　选择离子流动管质谱分析的常见挥发性有机物有：　　烷烃类、二烯、炔烃、芳香烃、萜类、醇类和二醇、醚类和溶纤剂、醛类、酮类、羧酸、酯类、含氧杂环化合物、胺类、酰胺、含氮杂环化合物、硝化有机物、丁腈、 肟类化合物、卤代烷烃或烯烃、卤代芳香烃、硫醇和硫醚、杂硫化合物、有机磷化合物、氨、二氧化氮、膦。

中国科学院院士、中国科学院化学研究所研究员、著名有机化学家和高分子化学家黄志镗先生，因病医治无效，于2016年11月13日凌晨4时54分在北京逝世，享年88岁。　　黄志镗1951年毕业于上海同济大学化学系，1951年至1956年在中国科学院上海有机化学研究所工作，任研习员、助理研究员，1956年至今在中国科学院化学研究所工作，历任助理研究员、副研究员、研究员，历任课题组长、研究室主任等职，并曾任所学术委员会主任。1958年前主要从事有机硅化合物和高分子的研究，1958年后则主要从事交联型高分子的研究，曾涉及环氧树脂、酚醛树脂等，为航天技术防热材料做出了贡献。在交联型聚酰亚胺和合成三嗪交联的新型耐高温高分子上有所创新。80年代起进行杂环化学的研究，系统研究杂环烯酮缩胺的合成及反应，合成了1500个以上的新杂环化合物，与国内外有关研究单位协作进行生物活性试验，以筛选药物及农药。其后又开展杯芳烃化学的研究，在合成和包合性能等方面皆取得有意义的结果。已发表论文约200篇。曾获全国科学大会奖，国家发明三等奖，国家自然科学三等奖，中国科学院自然科学一等奖等多项奖励。曾任《高分子学报》、《高分子通报》、《化学进展》、《中国化学快报》、《塑料工业》等刊物的顾问编委、主编或编委等职。

研究背景依达拉奉是一类能清除自由基的脑保护剂，2001年在日本获批用于改善急性脑梗死引起的神经及功能障碍。2017年，FDA批准依达拉奉用于治疗肌萎缩性脊髓侧索硬化（ALS，俗称“渐冻症”)患者。因此，当前市场对依达拉奉的需求不断增加。传统的生产方式是将乙酰乙酸乙酯及苯肼在乙醇中回流得到依达拉奉粗品，通过重结晶来提升产物纯度。这个方法的缺点是收率低，在进行100g规模的制备过程中发现文献报道的杂质3~6出现在粗品产物中（如图1所示），粗品纯度只有82.1%，虽然可以通过重结晶提高产物纯度但收率下降很多。图1 依达拉奉合成路线和文献报道杂质（3-6）近年来有文献报道采用微波法和超声波法合成依达拉奉，收率高，杂质少，但工业化放大有难度。来自沈阳药科大学制药工程学院的孙铁民教授课题组开发了一种连续流合成依达拉奉的新方法。该方法采用两步连续反应、一次重结晶的方法，终产品纯度可达99.95%，收率88.4%(较釜式工艺提高6.2个百分点)，产能可达11.3 kg/d。与传统间歇法相比，连续流通过减少反应过程中的水分、氧气和光照的暴露，最大限度地减少了苯肼的分解，有利于提高产品的纯度和收率。本文将详细介绍该方法的开发过程，以期为您连续流工艺研究提供有效参考。 研究过程一、初步研究在初步实验中，以乙醇为溶剂溶解（图1）1和2，在微反应器中反应，最终得到反应液经液相色谱检测，结果表明未得到目标产物依达拉奉，但生成了中间体7。经过反应条件优化后，通过升高反应温度得到了目标产物依达拉奉，但杂质含量却比较高（见图2）。这样的结果显然不够理想。图2. 高温反应液HPLC图谱 通过分析前期的研究数据及反应的机理，研究者提出了一个两步法的解决方案。在早期的研究中在温度较低的情况下主要得到中间体7，此时反应条件温和，杂质较少，且避免了高温下烯醇互变异构产生的杂质6。根据相关文献分析了环化反应的可能反应机理（如图3），作者认为有必要添加碱以使反应容易完成。因此研究者也对碱及重结晶条件浓度、停留时间和反应温度等进行了优化。图3. 可能的反应机理 小贴士反应机理分析整个过程是胺进攻羰基进行亲核加成得到四面体中间态，然后脱去乙氧基得到依达拉奉。加成得到的四面体中间态可以以多种形式存在，质子化的程度和位置不同，如中间体8~10。由于中间体8乙氧基阴离子的离去能力很差，直接从中间体8生成依达拉奉的速度很慢，而更多的是从中间体10生成依达拉奉。当有碱存在时，中间体8会迅速转化成更稳定的中间体10，即使在较低的温度下，反应速度也会比以前快。最后，中间体10定量地产生依达拉奉。应当注意，当使用碱时，也可以避免杂质5，因为中间体10的形成很快，抑制了不希望的消除（脱水）反应。 二、两步连续流合成实验完成了上述研究后，将两步反应按顺序连接到一套装置(图4)，将苯肼和乙酰乙酸乙酯输送至微反应器R1(25°C，0.5min，1bar)，流速均为10mL/min。然后，反应液通过预热装置使溶液保持在60°C后流入微反应器R2，同时，以10mL/min的速度将氢氧化钠溶液输送至微反应器R2(60°C，1min，1bar)，完成第二步环化反应。从R2流出的反应液用6M盐酸调节为中性并过滤后得到粗品依达拉奉。最后，用乙醇−水进行一次重结晶，得到纯度为99.95%的依达拉奉，收率88.4%,较釜式工艺提高6.2个百分点。图4 连续流合成依达拉奉的工艺流程图 结果与讨论： 研究者研究开发了一种两步法连续流生产依达拉奉的新工艺，降低了杂质含量，提高了收率； 与间歇实验相比，该工艺效率更高、速度更快，工艺运行稳定，进行工业化生产的可能性高； 在该方法第二步中，氢氧化钠更容易催化反应，通过调节pH值，使反应液在流出后直接沉淀，得到产物； 研究者两步反应的方法是基于对整个反应过程以及反应机理的理解和研究基础之上的，因此开发连续流工艺深入理解化学反应原理非常重要。 参考文献: https://doi.org/10.1021/acs.oprd.1c00228

李玉川，博士，北京理工大学材料学院庞思平课题组。主要从事杂环化合物和化工医药中间体的设计、合成与应用研究，近年来，已合成出新型化合物50多种，发表论文十数篇，其中以第一作者在〈Journal of the American Chemical Society〉、〈ChineseChemical Letters〉、〈化学学报〉等SCI刊源发表论文6篇，申请国家发明专利6项，已授权2项。主持或作为主要研究人员参加重大专项、国家自然科学基金项目等10余项科研项目。2014年5月，RET control-visc加热磁力搅拌器正式走进中国高端客户实验室中。今天我们跟随第一台RET control-visc 一起来到北京理工大学材料学院李玉川教授实验室，一起体验了一下。作为国内杂环化合物及医药中间体合成领域里的重量级人物，李教授拥有丰富的科研经验和多项科研专利技术，其实验团队也多次在国内及国际重大化学期刊中有着令人称奇的科研数据发布。“IKA RET control-visc，世界顶级加热磁力搅拌器，中国首位高端科学家”的称号，李教授当之无愧。IKA全新推出的RET control-visc控制型加热磁力搅拌器，作为目前全球最高端的一款磁力搅拌器，颠覆了传统磁力搅拌器的定义，将称重、在线PH监测、在线扭矩监测等与传统搅拌、加热功能集于一身，给整个磁力搅拌领域带来了一股无可匹敌的新势力。RET control-visc磁力搅拌器外形延续了IKA专用蓝色，简洁大气。新改进的一体化上盖式外壳对仪器内部组件也起到了非常好的保护作用，有效避免了各种外界污染危害，在实验室通风橱中一放就令人赏心悦目，得到了大家的一致好评。图为IKA工程师为老师讲解仪器的操作及使用使用之前，IKA工程师为李教授讲解了RET控制型的各项功能及操作，包括其独有的专利称重功能，PH监测功能，搅拌子跳子检测功能等。了解了基本操作之后，李教授也亲自上阵，直接进行了各项功能的测试。图为客户亲自进行实验测试操作图为称重功能测试 同一把镊子在不同位置的称量结果分毫不差。客户直言“这个精确度足够了”！除称重之外，客户对PH监测、扭矩变化监控、定时及控温等也一一进行了测试，让客户最感意外的是新款RET控制型竟然还增加了搅拌子跳子的检测功能。这项功能看起来微不足道，但是李教授跟我们分享了他之前遇到的一个实验案例。在反应过程中由于物料的粘度不断变化，需要的搅拌速度也不一样，最初设定的速度不满足要求的时候出现了搅拌子严重跳子，将反应瓶打出一个裂缝。学生赶紧急救，拎起旁边一个不锈钢加热锅垫在反应瓶底，想要接住漏液。没有想到该加热锅里有少量残留的水溶液，而反应体系溶液为浓硫酸。万幸的是进行的是微量反应，但是瞬间的放热仍旧导致学生轻度烫伤。李教授郑重的告诉我们“在化学实验设备里，没有什么比安全更重要的，凡是有利于安全操作的都是至关重要的功能”。这也让我们深深体会了安全对于化学实验工作者的重要性，IKA也将继续把安全第一的原则贯彻到底。 作为国内的第一位尝试这款世界顶级磁力搅拌器的客户，李教授坦言，当时决定购买这台全新设备，主要是实验的控温高精度需要，试验了太多的仪器，目前已有的搅拌器均没有办法满足要求，后来IKA应用部门的实验测试结果让他对这台新仪器的控温有了非常高的期待。没有想到操作下来，竟然有这么多的使用便利和安全考虑在里面，哪怕是一个小小的锁机功能，都会给实验过程带来意想不到的安全和便利。 “这步高端路线走得真是一举多得了！以前只知道检测分析设备需要做得非常精密，现在看来前处理实验的小仪器也需要精致高端，科研需要新思维，科研工作的每一步都需要细密和严格的数据支撑。” 作为搅拌器全球市场领导者，IKA新款RET control-visc的推出在以往搅拌器的基础上进行了飞跃式的改进和提升，多项独有的专利技术，充分的操作便利及安全考量，高精的参数细节设计，给搅拌实验带来全新体验！为此，IKA集团专门组织了“发现RET control-visc的奇妙之处——填问卷，赢奖品”的活动：www.ikaasia.com

仪器信息网、中国电子显微镜学会联合报道：2021年10月15-17日，由中国电子显微镜学会主办、南方科技大学承办的“2021年全国电子显微学学术年会”在东莞市会展国际大酒店龙泉厅隆重召开！大会吸引来自高校院所、企事业单位等电子显微学领域专家学者1300余人出席。大会会场掠影继大会报告后，十个分会场同时上演。电子显微学的发展离不开相应仪器技术及应用的不断发展。十个分会场中的第一分会场“显微学理论、技术与仪器发展”、第二分会场“原位电子显微学表征”、第六分会场“扫描探针显微学（STM/AFM等）”、第七分会场“扫描电子显微学（含EBSD）”分别围绕电子显微学先关仪器技术及最新应用进展展开报告，以下为此四个会场的部分报告集锦，以飨读者。第一分会场主题：“显微学理论、技术与仪器发展”会场掠影报告人：浙江大学研究员 王江伟报告题目：体心立方金属的孪晶动力学机制孪晶是金属材料塑性变形的重要载体，在金属材料的力学性能调控中发挥着非常关键的作用。体心立方金属由于其优异的力学性能和良好的高温性能在工程中有着广泛应用。报告中，王江伟围绕载体形核动力学、载体扩展动力学、交互作用动力学、动力学普适性，介绍了金属材料的界面变形动力学相关研究进展。报告人：重庆大学教授 张大梁报告题目：大尺寸电子束敏感晶体材料的样品制备和电子显微分析由于电子束敏感材料极端的不稳定性，以常规方式观察它们的局域结构具有很大挑战。如何在无损伤的条件下以高分辨率和高信噪比在实空间中对典型的电子束敏感材料的结构直接成像是TEM和STEM技术应用的难点。张大梁在报告中介绍了电子束敏感晶体材料高分辨成像的技术难点、大尺寸晶体或期间电子显微分析的需求，以及利用冷冻FIB进行TEM制样的方法。报告人：北京大学研究员 周继寒报告题目：确定非晶物质原子三维坐标新方法金属玻璃具有强度和韧性兼具、优异的耐蚀性等优点，应用十分广泛。继寒周通过系列研究首次实验确定单元素非晶物质中类似液体的原子三维排列，以及多元素无序体系的三维短中程有序度。同时表明，原子重构成像可以对非晶物质的研究起到巨大作用。第二分会场主题：“原位电子显微学表征”会场掠影报告人：浙江大学 卜叶强报告题目：超硬材料原位实验研究卜叶强表示，X-Nano系统可以将纳米驱动、动态观察与三维重构进行有机结合，实现基于透射电镜的准四维微纳米力学表征实验，以实现对原位加载下微结构演化的三维动态表征，为后续针对脆性材料微纳米力学测试系统的开发以及变形机制的研究提供了新手段。报告人：厦门大学教授 王鸣生报告题目：锂金属的碳基纳米封装及其晶体限域生长研究王鸣生分享了团队近来在锂金属的碳基纳米封装及其晶体限域生长方面展开的相关研究工作，研究表明，锂金属的碳基纳米封装需要同时满足动力学和热力学条件；碳胶囊的双重作用深刻改变了碱金属的生长模式；并将可控沉积从化学视角到几何视角开展了研究。报告人：卡尔蔡司（上海）管理也有限公司 资深应用专家 王雪丽报告题目：蔡司FIB3.0-技术关联-高效定位分析及高通量原位加工平台原位力学试验可实时观察变形过程，应用应变曲线与微观组织直接对应，进行原位实验具有重要意义。王雪丽从跨尺度关联-精度定位ROI-高效分析、高通量原位样品制备、ZEISS LaserFIB技术特点等三方面介绍了蔡司FIB3.0最新技术进展及典型应用案例分享。第六分会场主题：“扫描探针显微学（STM/AFM等）会场掠影报告人：中国科学技术大学教授 马传许报告题目：表面合成中脱氢环化反应的空间位阻效应关于表面合成中脱氢环化反应的空间位阻效应，马传许相关研究表明，空间位阻效应显著影响脱氢环化反应。并利用空间位阻/应力效应，实现新颖功能石墨烯纳米结构的可控制备。同时，获得了非平面型孔洞石墨烯纳米带，并揭示了空间位阻/应力效应对脱氢环化的影响，以及孔洞对其电子结构的影响。报告人：中科院苏州纳米所研究员 陈琪报告题目：光电材料和器件中载流子输运性质的非接触显微表征光电器件是支撑人工智能、物联网、无线通信等前沿技术的基础。陈琪围绕光电器件相关研究，发展了介电力显微术，实现了微区的定量测量；发展了横截面开尔文探针显微术，实现了器件工况下界面能带结构的定量表征；解析了载流子输运性质与器件性能的相互关联，为材料和表面设计提供了判据。报告人：华中科技大学教授 吕京涛报告题目：单分子结中热输运的分子动力学研究基于Langevin方程的分子动力学模拟被广泛应用于研究不同种类物质的平衡和非平衡态性质。吕京涛团队从全量子的Feynman-Vernon路径积分出发，得到一个可以描述非平衡、量子环境的广义Langevin方程。并将该方程与基于密度泛函理论或经验势模型的程序相结合，考虑了单分子热导、电流作用下的分子动力学等行为。这为进一步理解非平衡环境中的单分子动力学提供了新的方案。第七分会场主题：“扫描电子显微学（含EBSD）会场掠影报告人：北京工业大学教授 隋曼龄报告题目：利用EBSD鉴别冲击加载铁的可逆相变变体结构及镁合金的高指数形变孪晶强冲击加载下金属材料的相变、熔化及破碎等动力学特性是目前冲击波物理研究重点关注的问题，由于铁具有相对成熟的物理模型，成为强冲击实验中研究最广泛的材料。隋曼龄首先介绍了利用EBSD鉴别冲击加载铁的可逆相变变体结构相关研究，通过纳秒分辨率的实时X射线衍射技术研究了单晶铁沿[001]方向加载的瞬态响应，首次获得可逆相变过程中的结构变化，并提出了相应的相变机制。接着，分享了利用EBSD鉴别镁合金的高指数形变孪晶方面的相关研究。报告人：北京大学教授 石章智报告题目：可降解医用锌合金的组织性能调控石章智在报告中提出了金属和金属间化合物双相孪生增塑的组织设计理念，发明了大应变退火成形法将晶粒尺寸从100微米以上细化至5微米以下，“双相孪生+细晶”塑化使Zn-Mn合金的室温断后伸长率显著提高至大于90%，大幅超过纯锌和大多数可降解医用锌合金。同时，根据血管和骨损伤的愈合规律，提出了形成低电势相促进功能元素早期集中释放的组织设计理念，加速和提高康复效果。报告人：牛津仪器（上海）科技有限公司 应用科学家 王汉霄报告题目：牛津仪器显微分析技术最新进展及应用王汉霄介绍了牛津仪器EBSD、EDS、WDS三种技术的最新进展及应用。EBSD方面，主要介绍了Symmetry S2探测器五大特点及相关案例，以及数据处理软件AztecHKL & AztecCrystal的最新功能介绍。EDS方面主要介绍了实时元素成像系统AZtecLive的优势。WDS方面，主要介绍了基于扫描电镜的WDS+EDS一体化解决方案——AZtecWave。大会更多续精彩内容，敬请关注报道专题【点击报道专题链接 】。

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。/ppstrongspan　　/span一、热分析动力学概述/strong/pp　　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。/pp　　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：/pp 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"//pp　　这一方程用来唯象地描述如下表观反应：/pp 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"//pp　　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:' Times New Roman' ,' serif' " /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：/ppspan　　strongk(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：/pp 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"//pp　　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)。/pp　　strongf(spanα)/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。/pp　　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。/pp　　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（spanα,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)：/pp 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"//pp　　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"/,spanα,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（spanα,t,T/span）三变量的动力学方程，此时反应(转化率spanα/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。/pp　　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。/pp　　strong二、均相反应体系/strong/pp　　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。/pp　　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)。/pp　　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。/pp　　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。/pp　　strong三、级数反应/strong/pp　　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：/pp 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"//pp　　在这里，相对的浓度变化，被归一化处理为转化率：/pp 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"//pp　　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：/ptable border="1" cellspacing="0" cellpadding="0" style="border-collapse:collapse border:none" align="center"tbodytr class="firstRow"td width="202" valign="top" style="background: rgb(191, 191, 191) border: 1px solid rgb(0, 0, 0) padding: 5px "pspan style="font-family:宋体"摩尔浓度/spanspan mol/L/span/p/tdtd width="202" valign="top" style="background: rgb(191, 191, 191) border: 1px solid rgb(0, 0, 0) padding: 5px "pspan style="font-family:宋体"转化率α（无因次量）/span/p/tdtd width="202" valign="top" style="background: rgb(191, 191, 191) border: 1px solid rgb(0, 0, 0) padding: 5px "pspan1 - /spanspan style="font-family:宋体"α/span/p/td/trtrtd width="202" valign="top" style="border: 1px solid rgb(0, 0, 0) padding: 5px "pspan0.7/span/p/tdtd width="202" valign="top" style="border: 1px solid rgb(0, 0, 0) padding: 5px "pspan0/span/p/tdtd width="202" valign="top" style="border: 1px solid rgb(0, 0, 0) padding: 5px "pspan1/span/p/td/trtrtd width="202" valign="top" style="border: 1px solid rgb(0, 0, 0) padding: 5px "pspan0.6/span/p/tdtd width="202" valign="top" style="border: 1px solid rgb(0, 0, 0) padding: 5px "pspan0.2/span/p/tdtd width="202" valign="top" style="border: 1px solid rgb(0, 0, 0) padding: 5px "pspan0.8/span/p/td/trtrtd width="202" valign="top" style="border: 1px solid rgb(0, 0, 0) padding: 5px "pspan0.5/span/p/tdtd width="202" valign="top" style="border: 1px solid rgb(0, 0, 0) padding: 5px "pspan0.4/span/p/tdtd width="202" valign="top" style="border: 1px solid rgb(0, 0, 0) padding: 5px "pspan0.6/span/p/td/trtrtd width="202" valign="top" style="border: 1px solid rgb(0, 0, 0) padding: 5px "pspan0.4/span/p/tdtd width="202" valign="top" style="border: 1px solid rgb(0, 0, 0) padding: 5px "pspan0.6/span/p/tdtd width="202" valign="top" style="border: 1px solid rgb(0, 0, 0) padding: 5px "pspan0.4/span/p/td/trtrtd width="202" valign="top" style="border: 1px solid rgb(0, 0, 0) padding: 5px "pspan0.3/span/p/tdtd width="202" valign="top" style="border: 1px solid rgb(0, 0, 0) padding: 5px "pspan0.8/span/p/tdtd width="202" valign="top" style="border: 1px solid rgb(0, 0, 0) padding: 5px "pspan0.2/span/p/td/trtrtd width="202" valign="top" style="border: 1px solid rgb(0, 0, 0) padding: 5px "pspan0.2/span/p/tdtd width="202" valign="top" style="border: 1px solid rgb(0, 0, 0) padding: 5px "pspan1.0/span/p/tdtd width="202" valign="top" style="border: 1px solid rgb(0, 0, 0) padding: 5px "pspan0/span/p/td/tr/tbody/tablep　　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。/pp　　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：/pp　　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。/pp　　strong二级反应(F2)/strong：n=2，strong style="white-space: normal "f(α)=(1-/strongspan /spanstrong style="white-space: normal "α)sup2/sup/strong 。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。/pp　　我们再从数学上观察一下，对于/pp 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"//pp　　这个方程，当n取不同值时，f(α)随α的变化关系。/pp 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"//pp　　上图可见：/pp　　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。/pp　　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。/pp　　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。/pp　　strong四、自催化反应/strong/pp　　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)：/pp　　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。/pp　　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：/pp 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"//pp　　用以描述类似如下的反应过程：/pp 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/pp 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"//pp　　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：/pp 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"//pp　strong　五、热分析曲线 - 级数反应与自催化反应的表现差异/strong/pp　　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：/pp 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"//pp　　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spanf(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。/pp　　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。/pp　　这两类反应的典型等温DSC结果对比如下：/pp 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"//pp　　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。/pp　　对于动态升温测试，完整的动力学方程为：/pp 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"//pp　　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：/pp 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"//pp　　在反应的前半程(spanα 0.5/span )，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。/pp　　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。/pp　　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。/pp 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"//pp　　strong六、复合式自催化反应/strong/pp　　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：/pp 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"//pp　　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!/pp　　或者更具象地，结合Prout-Tompkins方程的化学模型：/pp 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"//pp　　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。/pp　　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：/pp 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"//pp　　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)。/pp　　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：/pp 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"//pp　　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。/pp　　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。/pp　　另如果考虑两个路径活化能不同，有Kamal-Sourour型动力学方程：/pp 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"//pp　　这一方程是活化能不同的Fn与Bna按一定权重加和。/pp　　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。/pp　　strong七、实例：环氧树脂的热固化 - 机理函数的判断与选择/strong/pp　　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。/pp　　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。/pp 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"//pp　　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。/pp　　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。/pp　　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。/pp 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"//pp　　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。/pp 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"//pp　　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：/pp 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"//pp　　组合权重因子Kcat=1.34。/pp　　其它动力学参数如下：/pp　　Ea = 46.2 kJ/mol/pp　　lgA = 2.5 1/s/pp　　n = 1.7/pp　　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。/pp 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"//pp　　strong八、总结/strong/pp　　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。/pp　　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。/pp　　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。/pp　　strong参考文献/strong/pp　　i1. M.E.Brown：Handbook of Thermal Analysis and Calorimetry, Vol 1, Chapter 3. (c) 1998 Elsevier Science B.V./i/ppi　　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/pp style="text-align: right "　　耐驰科学仪器商贸(上海)有限公司 应用实验室/pp style="text-align: right "　　徐梁/pp style="text-align: right "　　2019. 7./pp style="text-align: right "　　/ppbr//p

个康宁用“心”做反应让阅读成为习惯，让灵魂拥有温度摘要莫达非尼是一种抗发作性睡病药物，用于治疗与睡眠呼吸暂停和轮班工作障碍相关的白天过度嗜睡并且无副作用或成瘾性。本文将向您介绍如何通过康宁Lab Reactor反应器无需中间纯化步骤，三步串联合成USP级莫达非尼。该工艺可以在单个串联工艺中进行，是构建端到端药物连续生产的一次非常有意义的尝试。[1]图1. 报道的典型的莫达非尼合成路线Bicherov[3]在Maurya的基础上做了改进的三步反应研究：利用硫代硫酸钠和2-氯乙酰胺制备氨甲酰甲基硫酸钠（SCS，图2）SCS与二苯甲醇反应生成 2-（苯甲酰硫代）乙酰胺中间体6中间体6氧化合成莫达非尼（图1）该合成路线，虽然避免使用昂贵的Nafion催化剂和含有巯基的试剂（有强刺激性气味）。但是产率和产能的问题依然没有很好的解决。图2. 适用于连续流技术三步合成莫达非尼研究者受到Bicherov的启发，通过仔细选择低毒性试剂和FDA3级溶剂，研究连续流反应条件。研究过程：一、初步连续流工艺研究图3. 3步连续合成流程图研究者尝试了3步连续合成莫达非尼。该工艺系统在不到6分钟内获得标准剂量莫达非尼（100毫克）。可运行1.5小时以上，产能为23克/天。经过研究3步串联基本反应条件和关键点如下：第一步：为了避免硫代硫酸钠与步骤二中甲酸反应堵塞通道，使用略微过量的2-氯乙酰胺。第二步：反应需保持中间产物6（熔点为110℃）为液体状态，实验选择115℃为反应温度。反应结束后，向反应液加入甲基丙酮（简称MEK）作为溶剂溶解反应物避免管道堵塞。在此步骤中随着反应时间变长选择性降低。第三步：在20℃使用钨酸钠作为催化剂（4 mol%），加入苯基膦酸作为稳定剂，背压7巴，反应时间大大缩短。【编者】作者利用自制微反应器可以做一些连续流反应的初步研究。为了进行更好的工艺条件优化和得到可放大的连续流工艺条件，作者使用康宁Lab反应器进行了实验。康宁反应器可以实现从实验室工艺到大生产的无缝放大，有利于迅速实现工业化生产。二、康宁Lab Reactor 三步连续合成莫达非尼利用康宁Lab反应器，研究者将第一步和第二步的停留时间减少到1分钟。在第二步反应温度调整到150°C，相较于自制微反应器，转化率从78%升高到97%，选择性也从86%增加到88%，纯度99%。采用高温进料方式，可以解决反应过程中的固体析出的难题。康宁反应器可以精确控制反应条件，如物料比和温度，最大程度上减少副产物的生成。图4. 康宁Lab Reactor连续流工艺流程图最终三步合成工艺：第一步：将2-氯乙酰胺和硫代硫酸钠溶液注入康宁Lab Reactor第一个模块，停留时间为1分钟。反应液与二苯甲醇甲酸溶液在第二单元模块混合，反应物流经第三单元模块保持温度150℃，停留时间为1 分钟。第二步：第一步输出溶液连接到Y型混合器与甲基丙酮混合。输出溶液进入第四个Lab Reactor模块。泵入钨酸钠（4 mol%）、苯基膦酸（4.5 mol%）和1.5当量的15%过氧化氢溶液，反应温度20℃，停留时间1.25分钟。Zaiput背压阀背压7巴。冰浴收集粗品，搅拌后通过饱和碳酸钠水溶液来溶解羧酸副产物，用甲基叔丁基醚（MTBE）清洗固体，去除剩余的中间体6，通过HPLC-DAD分析。获得77%的总收率，纯度99 %，符合USP要求。同时，研究者在选用溶剂的时候考虑了毒性问题，选择的都是符合FDA要求的低毒性溶剂。还从经济可行性考虑测算了成本，最后测算结果每片莫达非尼的成本为0.03欧元（每片100毫克）。较Maurya合成法成本7.30欧元相比降低了200多倍。结果与讨论本文报告的工艺展示了流动化学在合成领域的优势：反应时间短，可以精确地控制反应量，以减少杂质的形成，提高再现性；应用康宁AFR反应器串联在3分钟内即可完成整个3步反应，中间产物6的输出量为17.8克/小时，莫达非尼的输出量为5.3克/小时，纯度99%；该三步连续流工艺比目前任何工业化工艺E因子都低。不仅选用的溶剂环保而且产生副产物也是无害的（例如NaCl、NaHSO4）；康宁反应器无缝放大的特性有助于未来实现连续工业化生产；药物端到端的多步合成的连续化，为药物的智能制造打开了大门。参考文献：[1]Green Chem., 2022,24, 2094-2103[2]Green Chem.,2017, 19, 629–633.[3]Chem. Bull., 2010, 59, 91–101.

康宁连续流微通道光化学反应器 具有160多年历史的康宁-创新永无止尽。康宁公司应市场的需求，经过康宁反应器技术欧洲研发中心精心的研究和反复的实验推出了可用于光化学反应的“可控-高效-连续流”微通道光化学反应器。康宁在Advanced-Flow? 反应器技术方面的成功为连续流光化学合成领域带来了技术突破。康宁? Advanced-Flow? G1光化学反应器是基于康宁? Advanced-Flow? G1反应器和专门设计的高效光源系统，确保光化学合成能够在分布非常均匀的紫外光照射下，取得: 1.更好的反应性能 2.更高的收率 3.更优的生产效率 4.更均匀地吸收通过反应器通道的光能。 康宁? Advanced-Flow? G1光化学反应器一方面能够满足用户对光化学反应以及特定光源的要求，另一方面让用户享受Advanced-Flow? 反应器优秀的换热和传质性能带来的收益。如果您对光化学反应有兴趣，请与我们联系 0519-81166118或通过邮件 reactor.asia@corning.com 康宁将竭诚为您服务。 关于康宁中国康宁积极参与中国的发展已有30多年，以其专业人才及本土知识开发并应用突破性的技术从而改善了人们的生活。今天，康宁在中国的投资与该地区新兴市场的趋势紧密结合，在大中华区的总投资额已达30亿美金，员工总人数超过5，000人。 请访问www.corning.com.cn,了解更多关于康宁中国的信息。 关于康宁反应器技术在大中华地区推广康宁正在大中华地区努力帮助众多医药化工和精细化工企业以及相关科研院所进行微通道连续流反应工艺的技术可行性认证，并且帮助企业迅速培训微通道反应的技术人员，支持他们进行连续流工艺优化,和工业化示范试验。让更多人见证这一新技术的成效，尽快享受这一新技术给企业清洁安全高效生产和社会效益所带来的回报。如果您想了解康宁反应器技术以及康宁反应器在研发和生产中的应用实例，请访问康宁公司相关网页www.corning.com/reactors 如果您想和康宁反应器技术人员探讨有关工艺的技术可行性，请与我们联系 0519-81166118或通过邮件 reactor.asia@corning.com 康宁将竭诚为您服务。

手性配体的结构对过渡金属催化的不对称反应活性和立体选择性有着至关重要的影响。近年来，汤文军教授带领课题组在烯烃的氢酯化反应（Reppe反应），大位阻的手性联硼酸酯试剂，不对称偶联构建轴手性联芳基结构，钯催化的去芳化环化反应构建多种桥联多环骨架的衍生物等方面取得喜人成果，研究成果多次发表于Angew. Chem. J. Am. Chem. Soc.等知名期刊。默克大讲堂第一期，我们很荣幸邀请到汤文军教授讲解膦配体研发中的设计思想及其在催化中的应用。课程主题：膦配体促进的药物绿色合成工艺主讲嘉宾：汤文军教授课程简介：结构独特的P-手性单膦和双膦配体设计思想基于手性膦配体的高效不对称催化和氢化反应开发膦配体促进的药物合成新进展 默克大讲堂三大课程板块生物大讲堂为您带来生物领域的前沿技术和基础研究，涵盖核酸分子、细胞培养、蛋白印记、抗体和生物标记物检测的解决方案。化学大讲堂为您带来化学、材料方面的科研动态和先进技术，讲解创新化学产品和技术在实际药物研发和工业生产中的应用。 分析化学大讲堂为您带来分析化学相关的行业应用与案例解读，包括溶剂与试剂、样品前处理、标准物质、气液相色谱柱和水质分析等。 三月 & 四月课程表时间课程主题主讲嘉宾第一期3月25日化学大讲堂：膦配体促进的药物绿色合成工艺汤文军教授第二期4月8日生物大讲堂：cTnI等超低丰度蛋白标志物的检测方法陈成涌第三期4月15日分析化学大讲堂：2020版药典更新解析-化药篇殷承华第四期4月22日生物大讲堂：3D细胞培养及检测应用解读崔晓语第五期4月29日化学大讲堂：基于动态键的刺激响应型交联诱导荧光材料姜宇副教授

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)

“第四届全国化学反应工程控制与反应设备优化交流研讨会” 随着中国经济的快速发展，化学工业迎来了机遇也面临着挑战，化学反应工程主要以工业反应过程为主要研究对象，包括反应技术的开发、反应过程的优化控制和反应器设计，涉及化工、石油、轻工、医药、生化、食品、冶金等各个领域，为了进一步加深企业与院校及科研院所间的交流与合作，促进我国化学反应工程技术开发和交流，推动我国化学反应工程的发展，中国化工学会培训中心将于2014年8月17日-19日在上海市举办“第四届全国化学反应工程控制与反应设备优化交流研讨会”，届时将邀请有关部门领导、专家到会演讲，并进行专题交流研讨。请各有关单位积极派员参加，现将有关事项通知如下：一、会议组织结构主办单位：中国化工学会培训中心 支持单位：康宁（上海）管理有限公司二、会议时间地点：时间：2014年8月17日-19日（17日全天报到）地点: 上海市（地点确定直接通知报名者）三、会议主要交流研讨内容：1、研究化学反应规律，建立反应动力学模型2、化学反应和分离单元耦合集成技术及其应用3、新型反应工艺技术的开发及其分析应用4、化工反应过程强化技术及反应绿色化5、影响反应工程的因素如返混、混合、热稳定性和参数灵敏性等6、工业反应过程开发放大、模拟、操作优化与控制7、催化反应过程优化与制备及工程化技术8、反应过程中催化剂的选择对纯度的影响9、化学反应过程温度、压力、流量、液位等控制及典型案例解析10、化工连续生产装置集成调度优化运行技术及工业应用11、新材料反应工程、新技术工艺、新设备在化工反应领域的应用12、新型反应器的开发设计和应用及优化13、反应器的传递规律与传递模型建立及传递过程的影响14、工业反应器的放大、工艺优化与反应工程的新进展15、反应器的安全控制和故障诊断及案例分析四、会议费用：2400元/人（含会务费、资料费、餐费）。住宿统一安排，费用自理。五、会议形式说明：1、邀请国内主管部门领导、权威专家做专题报告，并针对目前工作中遇到的问题和难点作交流指导。 2、邀请国内外先进化学反应技术持有单位采用现场演讲、实物展示、图片展览、多媒体展播、会刊等多种方式对推介技术（产品）进行介绍。 3、组织国内化学反应工艺与反应器研究院所、高等院校、生产企业及相关配套企业等单位技术需求调查、技术交流与合作等活动。六、会刊征集:1、本次研讨会将面向全国征集与主题相关的学术报告、论文、调研成果，将择优选用并安排会议发言。2、本次会议会前将印刷会刊（论文集）作为会议资料，请拟提交论文的人员2014年8月8日前将论文题目和摘要提交给会务组信箱。3、要求论文字数不超过5000字，文件格式为word文档。具体内容包括：论文题目、作者姓名、工作单位、通讯地址、邮政编码、电话、论文摘要、关键词、正文、主要参考文献、英文摘要。七、联系方式：大会组委会秘书处：电 话：010-60338926 传 真：010-60338926联 系 人: 祁慧杰 手 机：13146821314电子邮箱：hgxh_2012@163.com 部分专家介绍及报告 1、韩一帆 教授 华东理工大学化工学院、主要研究方向：多相催化及洁净能源与环境保护技术开发、催化反应动力学与反应机理、催化表征新 方法等方面的研究。2、孙兰义 教授 中国石油大学（华东）、研究方向：高效过程设备（塔板、填料、反应器内构件、换热器）的开发、节能型（耦合）精馏过程 的模拟、优化与控制、过程工业能量系统分析与综合优化。3、顾正桂 教授 南京师范大学、江苏省萃取分离工程技术研究中心主任、主要研究方向：分离集成技术的研究、在萃取与连续反应集成技术领域。4、关凯书 教授 华东理工大学化工机械研究所、主要研究方向：承压设备结构完整性、微试样测试技术、过程设备失效分析与预防、纳米涂层。5、李士雨 教授 天津大学化工学院，主要研究方向：化工过程模拟、优化技术、化工信息技术、过程集成技术6、马 兵 博士 美国康宁公司应用开发与商务经理、毕业于美国杨百翰大学（Brigham Young University）化学与生物化学系。主要研究方向:具有生物活性的天然化合物全合成研究。 7、杨 超 研究员 中国科学院过程工程研究所、主要研究方向：化学反应工程、化工流体力学、多相传递过程、微生物冶金；研究成果已在己内酰胺等工业过程中应用。8、金晓明 总经理 浙江中控软件技术有限公司、浙江大学教授、主要研究方向：模糊控制等先进控制策略，工业过程的数据集成、智能监视与优化，先进控制技术在炼油、化工工业典型装置中的应用。 9、骞伟中 副教授 清华大学化学工程系、主要研究方向：多相流反应器工程技术（多段流化床与分布器）与多种流化床工艺应用。10、陈建峰 教授 北京化工大学化工系主任。主要研究方向：纳米材料、超重力反应工程与技术）、微反应器技术。11、陈光文 研究员 中国科学院大连化学物理研究所主要研究方向：“微化学工程”和“化学反应工程”。12、许光文 研究员 中国科学院过程工程研究所、主要研究方向：能源转换过程中的多相流、热物理、炭化学与环境保护方面的科学技术问题 以上为大会拟邀专家，正在邀请中的报告会在现场更新；②以上并非大会演讲顺序，日程安排以现场为准.。 电 话：010-60338926 传 真：010-60338926联 系 人: 祁慧杰 电子邮箱：hgxh_2012@163.com手 机：13146821314

微反应流动化学技术因能够解决化工危险合成反应而称其为绿色合成工艺。其具有强传热和传质特性和反应体积小，而使其具备本质安全性。并可平行放大，具备安全生产、易于控制、提高收率，减少三废的特点，为化学合成工艺带来革命性的变化。将为制药、化工行业转型升级，提升创新能力，为实现绿色发展提供有效的技术手段，目前已有部分企业成功改造升级，并带来极可观的社会效益和经济效益。 目前在我国尚属新工艺推广阶段，只有少数几家大企业应用了此项工艺，并取得了极好的效果。目前绝大多数的企业都有强烈意愿应用此工艺，但不知如何开展？也不知本企业的反应类型如何做流动化改造？近两年来，由于江浙长三角一带的做流动化改造的企业较多，相关的行业会议也多是在江浙一带举办，从未在西部地区举办，但川渝地区制药、化工企业众多，且很多企业有强烈学习意愿。为帮助相关从业人员了解和交流先进的微反应流动化学技术及设备应用，提升化工和医药工业生产的效能，中国化工企业管理协会医药化工专业委员会联合四川省分析测试服务中心定于2019年12月13日—15日在成都举办“微反应流动化学工艺与微反应流动加氢工艺应用研讨会”。届时将邀请行业专家从技术选择、工艺设计、设备选型、运行维护和应用实例进行系统交流研讨，展示和交流先进的微反应流动化学技术及设备应用，为参会代表创造更多的对接合作交流机会。请各有关单位积极派员参加，现将有关事项通知如下：会议主题微反应流动化学工艺与微反应流动加氢工艺应用研讨会会议组织主办单位：中国化工企业管理协会医药化工专业委员会 四川省分析测试服务中心协办单位：欧世盛（北京）科技有限公司时间地点时 间：2019年12月13日-15日（13日全天报到）地 点: 成都大成宾馆（成都市人民南路二段34号）会议费用会务费：1800元/人（含会议资料、茶歇、午餐、晚宴、礼品、证书等）,食宿统一安排，费用自理。会议内容（一）微反应流动化学技术的研究和应用现状：1、微反应流动化学技术研究与应用化进程；2、微反应流动化学系统的放大和集成技术的研究；3、微反应流动化学技术在化工过程强化的实际应用及例证；4、微反应流动化学技术在医药行业的研究应用；5、微反应流动化学技术在农药行业的研究应用；6、微反应流动化学技术在染颜料行业的研究应用；7、微反应流动化学技术在纳米材料合成等领域的研究应用；8、微反应流动化学技术应用行业热点问题；（二）微反应系统及微通道研究的热点与难点：1、微反应系统中的系统自动控制技术应用；2、微反应系统中催化剂的壁载或填充技术应用；3、微反应系统的微反应器防腐技术应用；4、微通道内流动与强化换热特性研究；5、微通道反应器制环酯草醚中间体的应用研究；6、微通道萃取器在产品生产以及降低废水中COD的应用；（三）、微反应技术与微反应器的行业应用与研究：1、微反应器在医药行业的研究应用；2、微反应器在农药行业的研究应用；3、微反应器在纳米材料合成等领域的研究应用；4、医药行业微反应工艺系统的优化设计研究；5、纳米材料合成等领域微反应工艺系统优化设计；6、染颜料行业微反应工艺系统的优化设计研究；7、农药行业微反应工艺系统的优化设计研究；8、绿色化工过程中微化工技术的实际应用；（四）微换热器研究与工艺优化中的验证及工艺开发应用：1、微换热器的研究现状和应用；2、微尺度下的传热特性；3、微换热器的结构优化研究；4、微换热器的可靠性与应用优点；5、微换热器的验证及工艺开发等；（五）流动化学技术的行业应用与研究：1、连续流动反应器的优势与前景；2、连续流动化学实现绿色化工、绿色制药的有效解决方案；3、渗透汽化技术的发展状况及在化工、制药领域的使用情况；4、连续流动化学在药物合成中的应用；5、流动化学的连续工艺技术；6、流动合成系统在制药、化工等有机合成领域应用；7、连续流动反应器在化工制药工艺安全案例；演讲嘉宾拟邀请嘉宾（不分排名先后）：陈光文 中国科学院大连化学物理研究所研究员；郭 凯 南京工业大学生物与制药工程学院院长、教授；夏春年 浙江工业大学药学院教授；张志华 广东省微化工工程技术研究中心主任；孙铁民 沈阳药科大学制药学院教授；张吉松 清华大学化学工程联合国家重点实验室研究员；鄢冬茂 沈阳化工研究院新材料所总监所长助理；程 荡 复旦大学微通道应用技术联合实验室执行负责人；万 力 华东理工大学化工学院副教授；金英泽 欧世盛（北京）科技有限公司CEO；（其他相关专家报告继续预约中，敬请持续关注！）论文征集 本次大会将面向全国征集与主题相关的学术报告、论文、案例成果，印刷会刊（论文集）作为会议资料，请拟提交论文的人员在12月8日前将论文发至99416838@qq.com信箱。要求论文字数不超过5000字，文件格式为word文档。参会人员1、医药、农药、染颜料等精细化工行业相关企业技术负责人。2、纳米材料合成等领域相关企业技术负责人。3、设备、技术供应商。4、政府、协会、检测机构、研究所及高等院校等。联系方式联系人：张静 手 机：400-178-1078邮 箱：99416838@qq.com 联系人：李亭手 机：400-178-1078邮 箱：market@osskj.com点击注册识别二维码注册参会，期待您的参与

摘要本期推文，编译了François Bertaux等发表在 Nature Communications期刊上的研究论文《使用 ReacSight 增强生物反应器阵列以实现自动测量和反应控制》（Enhancing bioreactor arrays for automated measurements and reactive control with ReacSight），介绍了 ReacSight，一种用于自动测量和反应实验控制的增强生物反应器阵列的策略。ReacSight 利用低成本移液机器人进行样品采集、处理和装载，并提供灵活的仪器控制架构。作者展示了 ReacSight 在涉及酵母的三种实验应用中的能力，包括：基因表达的实时光遗传控制；营养缺乏对健康和细胞应激的影响；对双菌株混合群落的组成进行动态控制。引言小规模、低成本的生物反应器正在成为微生物系统和合成生物学研究的有力工具。它们允许在长时间（几天）内严格控制细胞培养参数（例如温度、细胞密度、培养基更新率）。这些独特的特点使研究人员能够进行复杂的实验,并实现实验的高度再现性。例如，当药物选择压力随着耐药性的发展而增加时，抗生素耐药性的表征，细胞间通信合成路径的细胞密度控制表征，以及使用组合敲除文库在动态变化温度下酵母适应度的全基因组表征。原位光密度测量只能提供总生物量浓度及其增长率的信息，而荧光测量的灵敏度低，背景高。通常还必须测量和跟踪培养细胞群体的关键特征，如基因表达水平、细胞应激水平、细胞大小和形态、细胞周期进程、不同基因型或表型的比例。研究人员通常需要手动提取、处理和测量培养样本，以便通过更灵敏和专业的仪器（如细胞仪、显微镜、测序仪）进行检测。手动干预通常繁琐、容易出错，并严重限制了可用的时间分辨率和范围（即夜间无时间点）。它还阻碍了培养条件对此类措施的动态适应。这种反应性实验控制目前正引起系统生物学和合成生物学的兴趣。它既可以用来维持种群的某种状态（外部反馈控制），也可以用来最大化实验的价值（反应性实验设计）。例如，外部反馈控制可用于解开复杂的细胞耦合和信号通路调控，控制微生物群落的组成，或优化工业生物生产。反应性实验设计在长时间不确定实验（如人工进化实验）的背景下特别有用。通过实现实时参数推断和优化实验设计，也有助于加速基于模型的生物系统表征。原则上，商业机器人设备和/或定制硬件可用于将生物反应器阵列连接到敏感的多样本（通常接受 96 孔板作为输入）测量设备。然而，这对设备采购、设备成本和软件集成提出了巨大挑战。当一个功能平台建立起来时，相应硬件和软件的升级和维护也极具挑战性。因此，迄今为止报告的例子很少。例如，只有两个小组展示了细菌或酵母培养物的自动细胞术和反应性光遗传学控制，设置仅限于单个连续培养物或具有有限连续培养能力的多个培养物。一组还展示了自动显微镜和反应性光遗传学控制单个酵母连续培养。ReacSight， 一种通用且灵活的策略，用于增强生物反应器阵列的自动化测量和反应实验控制。ReacSight 非常适合集成开放源代码、开放硬件组件，但也可以容纳封闭源代码、 仅限 GUI 的组件（如细胞仪）。首先，作者使用 ReacSight 组装一个平台，实现基于细胞术的特征描述和平行酵母连续培养的反应性光遗传学控制。重要的是，作者构建了两个版本的平台，要么使用定制的生物反应器阵列，要么使用最新的低成本、开放硬件、商业化的光遗传学 Chi.生物反应器。然后，作者在三个案例研究中证明了它的有用性。首先，作者在不同的生物反应器中用光实现基因表达的并行实时控制。第二，作者利用高度受控和信息丰富的竞争分析，探讨营养缺乏对健康和细胞应激的影响。第三，作者利用平台的养分稀缺性和反应性实验控制能力，实现对两个菌株混合群落的动态控制。最后，为了进一步证明 ReacSight 的通用性，作者使用它来增强具有吸液能力的平板阅读器，并对大肠杆菌临床分离物进行复杂的抗生素处理。结果测量自动化、平台软件集成和 ReacSight 的反应性实验控制ReacSight 战略旨在增强用于自动测量和反应实验控制的生物反应器阵列， 以灵活和标准化的方式将硬件和软件元素结合起来（图 1）。吸管机器人用于以通用方式在任何生物反应器阵列和任何基于平板的测量设备之间建立物理连接（图 1a）。生物反应器培养物样本通过连接在机械臂上的泵控取样管线发送至移液机器人（取样）。使用移液机器人的一个主要优点是，在测量（处理）之前，可以在培养样本上自动执行不同的处理步骤。然后，样品由移液机器人转移至测量装置（装载）。当然，这需要测量设备的物理定位，以便当其装载托盘打开时，机器人手臂可以接近设备输入板的孔。部分接近设备输入板通常不是问题，因为机器人可用于在测量之间清洗输入板孔，允许随着时间的推移重复使用相同的孔（清洗）。重要的是，如果不需要反应性实验控制，或者如果不是基于测量，机器人功能也可以用于处理和存储培养样本，以便在实验结束时进行一次性离线测量，从而实现具有灵活时间分辨率和范围的自动测量。ReacSight 还提供了一些软件挑战的解决方案，这些软件挑战应该解决，以解锁多生物反应器的自动测量和反应实验控制（图 1b）。首先，需要对平台的所有仪器（生物反应器、移液机器人、测量设备）进行程序控制。其次，一台计算机应该与所有仪器进行通信，以协调整个实验。ReacSight 将 Python 编程语言的多功能性和强大功能与 Flask web 应用程序框架的通用性和可伸缩性相结合，以应对这两个挑战。事实上，Python 非常适合轻松构建 API 来控制各种仪器：有完善的开源库用于控制微控制器（如 Arduinos），甚至用于基于“点击”的控制 GUI 专用软件驱动缺少 API 的封闭源代码仪器（pyautogui）。重要的是，开源、低成本的吸管机器人 OT-2（Opentrons）附带了本地 Python API。Hamilton 机器人也可以通过 Python API 进行控制。然后，Flask 可用于公开所有仪器 API，以便通过本地网络进行简单访问。然后，从一台计算机协调对多个仪器的控制的任务基本上简化为发送 HTTP 请求的简单任务，例如使用 Python 模块请求。HTTP 请求 还可以使用社区级数字分发平台Discord 实现从实验到远程用户的用户友好通信。这种多功能仪表控制结构是 ReacSight 的关键组件。ReacSight 的另外两个关键组件是（1）通用的面向对象的事件实现（如果发生这种情况，请这样做），以促进反应性实验控制；（2）将所有仪器操作详尽记录到单个日志文件中。ReacSight 软件以及硬件的源文件在 ReacSight-Git 存储库中公开提供。图1 ReacSight：用于自动测量和反应实验控制的增强生物反应器阵列的策略。a 在硬件方面，ReacSight 利用吸管机器人（如低成本、开源 Opentrons OT-2）在任何多生物反应器设置（eVOLVER、Chi.Bio、custom……）和任何基于平板的测量设备（平板阅读器、细胞仪、高通量显微镜、pH 计……）的输入之间建立物理链接。如有必要，可使用移液机器人对生物反应器样本进行处理（稀释、固定、提取、纯化……），然后再装入测量装置。如果不需要反应实验控制，处理过的样品也可以存储在机器人平台上进行离线测量（OT-2 温度模块可以帮助保存对温度敏感的样品）。b 在软件方面，ReacSight 通过基于Python 和PythonWeb 应用程序框架 Flask 的多功能仪器控制体系结构实现了全平台集成。ReacSight 软件还提供了一个通用事件系统，以实现反应性实验控制。显示了反应实验控制的简单用例的示例代码。实验控制还可以使用Discord webhooks 将实验状态通知远程用户，并生成详尽的日志文件。曼森自动化高通量发酵实验室曼森机器人自动化技术可根据客户实际需求进行定制化（可实现硬件+软件协同）完成复杂流程自动化。机器人自动化技术与平行反应器组合为生物领域科学研究助力，是实现生物技术biofoundry的重要技术基础；曼森生物致力于满足客户自动化、高通量的需求，推进合成生物技术产品快速产业化。曼森高通量发酵平台曼森实验室自动化系列曼森高通量自动样品检测机器人未完待续文章来源：本文由中科院上海生命科学信息中心与曼森生物合作供稿排版校对：刘娟娟编辑 内容审核：郝玉有博士