第一个标准化的光反应器提高了光氧化还原反应,减少了重复性问题

光化学反应器的标准化

资料来源:美国化学学会

标准化的光反应器将确保化学家在得到结果时是在进行苹果与苹果的比较

与使用标准装置运行的相同反应相比,一种新的光反应器可以将光介导反应的速率提高10倍。该台式设备允许研究人员第一次精确地使用光作为试剂,并有望进一步推进光氧化还原催化领域。

有机光氧化还原催化可以使化学键的形成成为可能,这是很难或不可能使用其他类型的化学。关于这一主题的科学报告数量呈指数级增长,从2010年的不到20篇增加到2015年的大约200篇。然而,光子只能穿透大约2毫米深的反应容器。到目前为止,关于如何最大化光子曝光还没有达成共识——各个研究团队已经提出了各种实验室制造的解决方案,这使得比较和再现反应变得棘手。

这种仪器在普通的研究实验室里很容易使用,我想很多人都想尝试一下

李朝军,麦吉尔大学

这就是为什么大卫·麦克米伦他和默克公司的伊恩·戴维斯一起领导了这项新研究,提出了标准化光反应堆的想法。“(戴维斯和我)坐在一家咖啡店里,我们正在谈论制药公司采用的所有这些光还原反应,这太棒了——但作为一名顾问,我总是收到电子邮件问我‘你在这里开灯吗?小瓶是6厘米远还是2厘米远?”

他们的团队开发了一种小型光反应器,使研究人员可以微调反应条件,而不用担心实验设置和可重复性。令人惊讶的是,该反应器还加快了已知光催化反应的速度,并使先前被证明有问题的与底物的反应成为可能。

显示内部部件的光反应器图

资料来源:美国化学学会

集成光反应器与不同的模块化组件,以及整个设备的标记剖面图

在反应器中进行的转化,如交叉亲电试剂耦合和脱羧反应,比在灯旁的小瓶中进行快10倍。该反应器最大限度地增加反应容器的光照,同时最大限度地减少加热。此外,它还允许研究人员精确地控制灯的强度,并像使用试剂一样使用光子,每次添加相同的“数量”。

“我认为人们认为,除了非常专业的实验室,光化学很难控制,”他说Chao-Jun李他们的三氟甲基化反应是戴维斯和麦克米伦在他们的光反应器中测试的反应之一。“但这种设备在普通的研究实验室里使用起来很容易,我想很多人都会想尝试一下。”

默克公司决定不为该设计申请专利,希望竞争能够降低该设备的成本。麦克米伦的物理学家兄弟参与的佩恩光学涂料公司已经开始运作致力于商业模式.麦克米伦说:“许多公司已经同意采用(反应堆)作为标准化系统。manbetx手机客户端3.0

“这样做的好处可能在公司中最为明显,但也可能通过避免任何仅仅基于反应设置的问题,促进学术团体(或学术界与工业伙伴)之间的合作,”他同意道科里斯蒂芬森来自美国密歇根大学的光氧化还原催化专家。他说,我们肯定会尽快将这项技术应用到我的实验室。