[发明专利]用于电化学流动反应器中的有机化合物在两个不混合相中进行电化学反应的多孔电极

说明书

本发明涉及一种用于有机材料的电化学转化的方法以及一种可以执行相应方法的装置。

技术领域

本发明涉及一种用于有机材料的电化学转化的方法，并且涉及一种可以执行相应方法的装置。

背景技术

在合成散装精细化学品时使用电化学方法一直是个难点。许多有机基质分子仅微溶于水，但在非极性溶剂(即，有机溶剂)中的溶解性要好得多。

然而，使用基于有机溶剂的电解质给电化学带来了一些明显缺点。

首先，有机溶剂和亲脂性有机盐比水和无机盐昂贵得多。

其次，有机电解质的传导性通常比水性电解质差得多，从而导致高电池电压和高欧姆损耗。

再次，电化学过程中的电解质通常是可消耗材料。即使整个反应与水无关，电解质也可能被局部消耗，然后在体相电解质中再生。每个电化学过程都需要在对电极处进行对应反应。许多电化学转化(尤其是有机电化学转化)还包括必须由对应反应生成或消耗的质子。在水的情况下，这通常将水还原或氧化为氢或氧。在有机电解质中，有机溶剂承担水的角色，并且在对电极处分解。这可以通过使用牺牲剂或牺牲材料来避免，但是这些又大大增加了过程成本。在高电流密度下，电解质进行的质子输送甚至可能不足以达到反应速率，这可能导致质子化或去质子化，进而导致电解质在电极处分解。

因此，对于电化学合成，非常期望使用水性电解质。然而，试剂分子在水或甚至具有高离子强度的电解质中的溶解性通常较差，严重限制了向电极供应基质，从而限制了电流密度。

目前，尚未采用对该问题的一般解决方案。Beck等人的提议涉及如例如在FritzBeck，Berichte der Bunsen-Gesellschaft 1973，77(10/11)，第810-817页和F.Beck，H.Guthke，Chemie-Ing.-Techn.1969，41(17)，第943-950页中讨论的“超薄毛细管细胞”。

发明内容

因此，需要一种用于有机化合物(尤其是在水中的溶解性为零或很小的有机化合物)的有效的电化学转化的方法。

发明人发现，当相界位于包括亲水层和亲脂层的多层多孔电极内时，有机化合物的电化学反应可以在该相界处有效地进行。

在第一方面中，本发明涉及一种用于第一有机材料的电化学转化的方法，第一有机材料可溶于第一非极性溶剂或可与第一非极性溶剂混合，该方法包括：

将第一有机材料引入到第一非极性溶剂中，以产生第一有机溶液或混合物；

提供电解池，该电解池包括：

-多孔的第一电极，第一电极包括至少一个第一亲脂层和至少一个第二亲水层，其中第一亲脂层和第二亲水层优选是多孔的；以及

-第二电极；

将第一有机溶液或混合物引入到电解池中，使得第一有机溶液或混合物与第一电极的第一亲脂层接触；

将第一极性电解质引入到电解池中，使得第一极性电解质与第一电极的第二亲水层以及第二电极接触；以及

在第一电极处电化学转化第一有机材料和/或第一非极性溶剂；或者

提供电解池，该电解池包括：

-多孔的第一电极，第一电极包括至少一个第一亲脂层和至少一个第二亲水层，其中第一亲脂层和第二亲水层优选是多孔的；以及

-第二电极；

将呈液体形式或气体形式的第一有机材料引入到电解池中，使得第一有机材料与第一电极的第一亲脂层接触；

将第一极性电解质引入到电解池中，使得第一极性电解质与第一电极的第二亲水层以及第二电极接触；以及