光催化有机合成工业化放大困难的原因分析及解决策略

近几十年，光催化偶联反应在有机合成领域的应用，取得了长足的发展，在国内有多位科学家大量杰出的工作下，使得该应用得到了指数级增长，尽管如此，在光催化有机合成的研究进程中，仍然存在着很多挑战，其中工业化放大困难，就是最为突出的难题之一，本文将为您分析光催化有机合成工业化放大困难的原因分析，并提出解决策略。

影响光催化效率的因素主要包括光激发效率(photonic efficiency，PE)以及光通量密度(photon flux density，PFD)两种。根据朗伯-比尔定律可知，光的透过率会随着液层的厚度而逐渐降低。对于普通的管式反应器，其光照的有效距离停留在离管壁约2mm处，只能通过不断搅拌进行底物分子间的更替式光照激发，这使得光催化反应的进一步放大变得十分困难。

而想解决光催化有机合成工业化放大困难的这一难题，我们可以使用连续流化学工艺。

图1. 传统釜式反应器与光催化连续流反应器的性能对比

连续流化学作为21世纪十大先进化学技术之一，在制药和精细化学实验室及工业化生产中得到了越来越广泛的应用。相对于传统的管式反应器，光催化连续流反应器具有液层厚度低、比表面积大以及光源分布均匀等优势，这使得它的光通量密度以及光激发效率达到了近百倍的增长(图1)。因此，利用连续流技术解决光催化反应无法放大的问题无疑是一条理想的途径。