科学探索|科研人员发明更便宜、更快速的连续生产功能化胺类的新方法科研人员发明更便宜、更快速

【科学探索|科研人员发明更便宜、更快速的连续生产功能化胺类的新方法】北卡罗来纳州立大学的研究人员已经开发出一种更快、更便宜的技术来生产受阻胺--这类化学品被用作从药品和农用化学品到洗涤剂和有机发光二极管等产品中的光稳定剂。关于这项新技术的论文的通讯作者、北卡罗来纳州立大学化学和生物分子工程系副教授Milad Abolhasani说：
"受阻胺被用于种类繁多的产品中，但所有现有的生产这些胺的技术都很复杂和昂贵。我们着手开发一种更好的合成这些受阻胺的方法，并且我们获得了成功。"

文章图片

生产受阻胺的一种不太昂贵的技术是氢胺甲基化，简称HAM 。然而，化学工业在很大程度上避免使用HAM，因为有太多的方法可能出错--给生产商留下不受欢迎的化学品，而不是他们试图制造的功能化胺。多年来，研究人员已经改进了HAM工艺。但所有避免不良副产品的技术都意味着延长了HAM工艺的时间框架，因此需要几个小时来进行所有必要的反应。直到现在。
"我们已经开发了一种HAM技术，利用连续流反应器技术更有效地生产受阻胺，"Abolhasani说。"我们的HAM工艺在大多数情况下需要不到30分钟。唯一的产品是受阻胺和水。而且我们能够回收主要的催化剂，即铑/N-Xantphos，这进一步降低了成本。"
这项新技术的成功是通过两个步骤实现的。首先通过使用一个允许气体和液体以分段流动形式连续流动的连续流反应器，研究人员能够使反应的动力学效率大大提高。其次，这项新技术利用了一种辅助催化剂--氟化苯甲酸--它减少了在HAM过程中进行一些必要反应所需的能量。
最终，这项技术推动了使用廉价原料生产受阻胺的成本下降，使用户能够更快地生产受阻胺，而且不产生有毒的副产品。
"通过设计一个合作性的催化剂系统，我们已经证明了在我们的系统中，受阻胺反应的速率可以比现有的最先进的工艺高出70倍，"论文的第一作者、北卡罗来纳州的前博士后研究员Malek Ibrahim说。"这个过程也是一个很好的例子，说明流动化学平台可以提高催化剂的周转频率，随着铑催化剂价格的上涨，这一点越来越重要。"
这项新技术对分散的生产经营特别有吸引力，因为必要的设备占地面积小，而且具有可扩展性，用户可以在现场按需有效地生产受阻胺。
Ibrahim说："更重要的是，同样的技术也可以用来按需生产苯胺--这是其他化学成分--只需调整我们在流动反应器中使用的溶剂。你实际上可以在生产胺和烯烃之间来回切换，而不必停止生产过程，因为你唯一要改变的是溶剂混合物。"
研究人员已经为这项新技术申请了临时专利，现在正在寻找工业合作伙伴，以便将该技术投入广泛使用。
该研究论文将于2022年5月4日发表在《自然通讯》杂志上。这项工作是利用北卡罗来纳州的启动资金完成的。