光催化被認(rèn)為是一種有前途的新方法，用于可持續(xù)合成活性藥物成分和農(nóng)用化學(xué)品等。在Nature Communications的一篇論文中，阿姆斯特丹大學(xué)Van't Hoff分子科學(xué)研究所流動(dòng)化學(xué)小組的研究人員現(xiàn)在提出了一種有助于將光催化從實(shí)驗(yàn)室?guī)У焦I(yè)的方法。研究人員提出了一種連續(xù)流動(dòng)系統(tǒng)，該系統(tǒng)將微流光反應(yīng)器與用于光催化劑回收的納濾裝置相結(jié)合。

光催化可以直接通過陽光或由可再生電力驅(qū)動(dòng)的LED光驅(qū)動(dòng)化學(xué)轉(zhuǎn)化。因此，它提供了一個(gè)機(jī)會(huì)，使化學(xué)工業(yè)更具可持續(xù)性，減少對(duì)化石資源的依賴。然而，光催化劑的成本可能相當(dāng)高，這通常會(huì)阻礙工業(yè)對(duì)光催化的興趣。

研究人員描述了他們?nèi)绾螌⒘鲃?dòng)化學(xué)方法與納濾用于過程中催化劑回收相結(jié)合，得催化劑的成本基本上無關(guān)緊要，這將是光催化應(yīng)用于工業(yè)應(yīng)用的重要一步。

光催化氫原子轉(zhuǎn)移(HAT)過程是眾多研究的對(duì)象，展示了均相光催化劑十鎢酸四丁基銨(TBADT)對(duì)于C(SP3)-H鍵功能化的潛力。然而，為了將這些研究轉(zhuǎn)化為大規(guī)模的工業(yè)過程，需要仔細(xì)考慮催化劑的負(fù)載、成本和去除。

阿姆斯特丹大學(xué)Timothy No?l等提出了有機(jī)溶劑納濾(OSN)作為解決方案，以減少TBADT的消耗，增加其周轉(zhuǎn)次數(shù)，并降低其在產(chǎn)品溶液中的濃度，從而實(shí)現(xiàn)大規(guī)模的光催化HAT轉(zhuǎn)換。

作者優(yōu)化了用于在乙腈中回收TBADT的合適膜的操作參數(shù)。連續(xù)的光催化C(sp3)-H烷基化和胺化反應(yīng)通過兩個(gè)OSN步驟與在線TBADT回收一起進(jìn)行。

在線催化劑循環(huán)反應(yīng)中觀察到的產(chǎn)物產(chǎn)率與使用原始TBADT進(jìn)行的反應(yīng)的產(chǎn)率相當(dāng)，因此強(qiáng)調(diào)不僅催化劑回收(> 99%，TON > 8400)是可能的，而且它不會(huì)以犧牲反應(yīng)性能為代價(jià)。

圖1、基于多級(jí)納濾的連續(xù)流系統(tǒng)用于TBADT回收的流程圖.（EWG：吸電子基團(tuán)，BPR：背壓調(diào)節(jié)劑。

圖2、在線 TBADT 回收的重要性

參考文獻(xiàn):

Wen, Z., Pintossi, D., Nu?o, M. et al. Membrane-based TBADT recovery as a strategy to increase the sustainability of continuous-flow photocatalytic HAT transformations. Nat Commun 13, 6147 (2022).

DOI: 10.1038/s41467-022-33821-9

https://doi.org/10.1038/s41467-022-33821-9