[发明专利]一种化学反应器及其应用

说明书

本发明公开了一种化学反应器及其应用，该化学反应器包括基层和光敏涂层，光敏涂层覆设于基层的一表面，光敏涂层由光敏材料制得，光敏材料在光源照射下可激发氧气发生单线态氧，所述单线态氧可穿过基层。本发明化学反应器上光敏涂层可充分接触空气，使用时在光照状态下可持续产生大量的单线态氧，反应效率高；该化学反应器可用于单线态氧参与的有机合成反应，适用范围广，合成效率高，反应液与光敏材料分离，合成产物便于洗脱分离，且光敏材料可重复利用。

技术领域

本发明涉及化学器件技术领域，尤其是涉及一种化学反应器及其应用。

背景技术

目前制备单线态氧的方式主要分为化学法和光敏法。化学法常用的是利用过氧化氢与次氯酸盐反应得到单线态氧；而光敏法则是利用光敏剂在特定光源照射下催化产生的，根据最新报道研究共轭聚合物产生的单线态氧具备良好的氧化性和制备廉价等优势。另外，目前国内外研究者将单线态氧应用于有机合成的领域中，其中包括:与单烯反应制备[2+2]环加成产物或者过氧化产物；与共轭双烯发生Diels-Alder加成反应得到1，4加成产物；与活泼烯烃类化合物反应得到二醛类化合物；参与一些氧化反应(例如硫醚的氧化)等等。而以上单线态氧的制备和进一步应用于有机合成目前均需利用玻璃容器作为反应器。

其中，化学法利用玻璃反应器采用过氧化氢与次氯酸盐反应制备单线态氧，其最大的问题在于会消耗大量的过氧化氢和次氯酸盐，从而大大提升反应的成本；并且如果利用该方法所制备的单线态氧进行氧化反应，则无法避免过氧化氢或次氯酸盐对反应底物的氧化，这两种反应氧化物氧化性极强，很难控制对于反应物的氧化程度，从而造成多种产物的生成，这不仅会降低反应效率，还会提高对于产物分离的难度。

而光敏法利用光敏剂在玻璃反应器中制备单线态氧，相比于化学法温和，因而被更为广泛的应用。该方法常用的光敏剂为亚甲基蓝和二氢卟吩e6(Ce6)，这一类光敏剂为小分子光敏剂，在利用单线态氧反应时需要将光敏剂添加到溶液中，其最大的问题是光敏剂十分的昂贵，光敏剂不仅无法回首，而且与反应底物混合在一起会加大产物的分离难度。另外一种光敏剂则是共轭聚合物，利用该类光敏剂可以降低反应的成本，但是该方法仍然面临一个问题，需要将共轭聚合物添加到玻璃反应器的溶液中，共轭聚合物无法回收，这不接会造成资源浪费和环境污染，也会影响对于产物的分离。

目前，采用玻璃反应器将单线态氧应用于有机合成的方法也存在反应物(即制备单线态氧的反应物)不能回收利用，玻璃反应器内溶解氧气少，反应效率低，反应选择性差以及单线态氧的引发剂在反应体系中会影响对于目标产物分离的问题等。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种化学反应器及其应用。

本发明的第一方面，提供一种化学反应器，包括基层和光敏涂层；所述光敏涂层覆设于所述基层的一表面，所述光敏涂层由光敏材料制得，所述光敏材料在白光照射下可激发氧气产生单线态氧；所述基层上具有可供所述单线态氧可穿过的孔隙。

根据本发明实施例的化学反应器，至少具有如下有益效果：该化学反应器通过在基层上覆设在白光照射下吸收光子可激发氧气产生单线态氧的光敏涂层，光敏涂层可充分接触空气，使用时，在白光照射状态下光敏涂层可持续激发空气中氧气产生大量的单线态氧，反应效率高。该化学反应器进而可用于单线态氧参与的有机合成反应，具体可将合成原料配成的反应液喷涂于化学反应器上背离光敏涂层的一侧表面，合成过程通过白光照可使光敏涂层吸收光子激发氧气产生单线态氧，进而单线态氧可通过基层与反应液作用，参与有机合成，单线态氧与反应液的接触面积大，合成效率高，具有反应选择性，产物便于洗脱分离，相比于传统采用玻璃容器的合成，可避免将光敏材料引入反应液中，解决光敏材料不可回收和有机合成产物分离困难的问题；该化学反应器可多次利用，合成反应结束后将基层表面的产物洗脱干净即可再利用；且其结构简单，设备要求低，适用性广，生产能力高。

根据本发明的一些实施例，所述光敏材料选自PT、PTTzT、PBT3中的至少一种；

所述PT的结构式为：