厲(li)害(hai)了，有了這個黑科技(ji)，提前進(jin)入(ru)化(hua)工智能化!

“未來化(hua)學(xue)是(shi)什(shen)麽(me)樣子的(de)？”也(ye)許我(wo)們很(hen)難(nan)想象(xiang)得全(quan)面。但(dan)基本的(de)趨勢(shi)已經(jing)可以(yi)預見，自(zi)動(dong)化、智(zhi)能化是(shi)*顯著(zhu)的趨勢(shi)之(zhi)壹(yi)。近(jin)代技(ji)術的發展(zhan)促(cu)進(jin)了(le)傳(chuan)統(tong)化學(xue)到(dao)更自動化方(fang)法(fa)的轉變(bian)。反(fan)應、分(fen)析(xi)和(he)監(jian)控能夠以自(zi)動(dong)和(he)連續的(de)方(fang)式(shi)進(jin)行，是(shi)化(hua)學(xue)自(zi)動(dong)化的基本要(yao)求。化(hua)學(xue)家(jia)們可以(yi)節(jie)省更(geng)多的時(shi)間，得以(yi)專註於技(ji)術工作，把精力花在規(gui)劃、分(fen)析(xi)和(he)開發(fa)新(xin)項目(mu)上(shang)。連續流(liu)動(dong)化學(xue)無疑是(shi)能(neng)體(ti)現這壹(yi)進(jin)程(cheng)的技(ji)術之壹(yi)。

對於註重(zhong)快速(su)、可重(zhong)復、可優(you)化和(he)高效(xiao)分(fen)析(xi)的(de)研究(jiu)實(shi)驗(yan)室以及(ji)高質量的生產(chan)過程(cheng)，將連續流(liu)微(wei)反應器(qi)技術與良好(hao)的分(fen)析(xi)方(fang)法(fa)相結合是(shi)首(shou)要(yao)*的。有多種分(fen)析(xi)方(fang)法(fa)已經(jing)被(bei)使用，包(bao)括(kuo)熒(ying)光，紫(zi)外(wai)可見(UV/Vis)，拉曼(man)，紅外(wai)(IR)和(he)核磁(ci)共(gong)振(zhen)(NMR)光譜(pu)和(he)質譜(pu)(MS)。這些分(fen)析(xi)技(ji)術的使用取決於分(fen)析(xi)物的(de)特(te)性(xing)和(he)與連續反(fan)應系統(tong)結(jie)合的(de)容(rong)易程(cheng)度。

核磁(ci)共(gong)振(zhen)波(bo)譜(pu)是(shi)結(jie)構(gou)測(ce)定中*強(qiang)大和(he)*通(tong)用的方(fang)法(fa)之壹(yi)，能夠(gou)對樣品(pin)進(jin)行定性(xing)和(he)定(ding)量分(fen)析(xi)。高分(fen)辨(bian)率的核磁(ci)共(gong)振(zhen)儀(yi)器(qi)的使用，需(xu)要(yao)很高成本(ben)和(he)很(hen)大空間(jian)，這些限制了(le)它(ta)們在(zai)實(shi)驗(yan)室中的(de)應用。近(jin)年來，流(liu)動化(hua)學(xue)的(de)研(yan)究者(zhe)引入(ru)了(le)臺(tai)式(shi)核磁(ci)共(gong)振(zhen)儀(yi)器(qi)來克(ke)服(fu)這些局限性(xing)。整(zheng)個系統(tong)可以(yi)安裝(zhuang)在壹(yi)個通(tong)風櫃中，成(cheng)本(ben)更(geng)低(di)，與連續流(liu)平(ping)臺(tai)也(ye)能更好(hao)地(di)集(ji)成(cheng)。

Ernesto Danieli（亞(ya)琛(chen)大學(xue)技(ji)術化學(xue)與高分(fen)子化(hua)學(xue)研(yan)究(jiu)所）等人(ren)的(de)實(shi)驗(yan)驗(yan)證(zheng)了臺(tai)式(shi)核磁(ci)共(gong)振(zhen)波(bo)譜(pu)儀(yi)(Magrite Spinsolve® 60MHZ) 在(zai)流動(dong)反應中的(de)應用。他們認(ren)為(wei)小型核磁(ci)共(gong)振(zhen)光譜(pu)儀(yi)提供的場(chang)均勻性(xing)和(he)靈敏度足(zu)以在(zai)單掃描實(shi)驗(yan)中分(fen)析(xi)濃度(du)為1mml L-1的(de)小分(fen)子。為(wei)了(le)驗證(zheng)這壹(yi)概念(nian)，他們研(yan)究(jiu)了(le)銥配(pei)合(he)物催(cui)化的(de)苯乙(yi)酮(tong)與異丙(bing)醇(chun)的轉移(yi)加氫過程(cheng)。反應在釜式中進(jin)行，並(bing)使(shi)用泵(beng)和(he)特(te)氟(fu)隆管將(jiang)樣品(pin)引入(ru)磁(ci)體中，形(xing)成(cheng)閉(bi)合(he)回(hui)路(lu)，流速為1ml min-1。這壹(yi)實驗(yan)可以(yi)得到(dao)動力學(xue)速(su)率(lv)隨催化(hua)劑濃度(du)的變化(hua)，並(bing)且與氣相(xiang)色(se)譜(pu)法得到(dao)的結果(guo)良(liang)好(hao)吻合(he)。正(zheng)如(ru)壹(yi)級反(fan)應所預期(qi)的結(jie)果(guo)，動(dong)力學(xue)常(chang)數(shu)與催化(hua)劑濃度(du)呈線(xian)性(xing)關系。

壹(yi)個有趣的(de)問題: 在(zai)線(xian)分(fen)析(xi)和(he)離(li)線(xian)分(fen)析(xi)兩(liang)種方(fang)式(shi)是(shi)否(fou)會(hui)對反應有影響(xiang)呢(ne)？

Alexander L. L. Duchateau（DSM生(sheng)物技(ji)術中心(xin)）等(deng)人(ren)在(zai)連續流(liu)動(dong)條件下(xia)使用流化(hua)床反(fan)應器(qi) ，用芳(fang)基鹵化(hua)物和(he)鎂制備(bei)格(ge)氏(shi)試劑，第(di)二(er)步(bu)格(ge)氏(shi)試劑與二(er)氧(yang)化(hua)碳反應得到(dao)羧酸（圖1）。整(zheng)個過程(cheng)使用低(di)場(chang)核磁(ci)共(gong)振(zhen)儀(yi) (Magritek公司(si)的Spinsolve® 60MHZ) 通(tong)過在(zai)線(xian)1H NMR光譜(pu)進(jin)行監控。用在線(xian)NMR進(jin)行分(fen)析(xi)時(shi)發現，被(bei)氧(yang)化(hua)的格(ge)氏(shi)試劑的(de)量明顯較低(di)，顯示了(le)在線(xian)檢測(ce)的(de)優(you)勢。在(zai)線(xian)檢測(ce)過程(cheng)中，將(jiang)反(fan)應混合物以(yi)1mL min-1的(de)流速(su)引入(ru)NMR， 70分(fen)鐘(zhong)內得到(dao)約80％的(de)轉化(hua)率(lv)。

圖(tu)1：流(liu)動系統(tong)的(de)方(fang)案和(he)實(shi)驗(yan)設備(bei)

低(di)場(chang)核磁(ci)共(gong)振(zhen)的主(zhu)要(yao)優(you)勢

低(di)場(chang)核磁(ci)共(gong)振(zhen)的主(zhu)要(yao)優(you)勢在(zai)於其(qi)簡單性(xing)，尤(you)其(qi)是(shi)不(bu)需(xu)要(yao)使用低(di)溫(wen)冷卻液(ye)體(ti)，而且降(jiang)低(di)了(le)維護成(cheng)本(ben)，也簡化(hua)了(le)處理(li)和(he)操作。盡管(guan)針(zhen)對高場(chang)儀(yi)器(qi)的靈敏度明(ming)顯降(jiang)低(di)，但(dan)有可能(neng)獲得高達10：1的(de)比率(lv)，這對於許(xu)多應用來說(shuo)已經(jing)足(zu)夠。

Spinsolve® 臺(tai)式(shi)NMR波(bo)譜(pu)儀(yi)

康(kang)寧壹(yi)直以來都(dou)在推(tui)動著化工全(quan)過程(cheng)連續化(hua)的(de)進(jin)程(cheng)。“風險(xian)分(fen)析(xi)+微(wei)反應+微(wei)分(fen)離(li)+在(zai)線(xian)控制”打造本質安全(quan)連續工藝的(de)壹(yi)體化(hua)方(fang)案。Spinsolve®臺(tai)式(shi)NMR波(bo)譜(pu)儀(yi)和(he)康(kang)寧微通(tong)道反(fan)應器(qi)的完(wan)美(mei)結合，開創(chuang)了連續流(liu)、智(zhi)能化的(de)新(xin)時(shi)代。

Ref: Victoria Gomez and Antonio de la Hoz, Beilstein Journal of Organic Chemistry, (2017), 13, 285–300, DOI: 10.3762/bjoc.13.31