利用先进的玫瑰红锚定聚合物胶体实现连续流式光氧化反应

《Reaction Chemistry & Engineering》：Continuous flow photooxygenation with advanced rose bengal-anchored polymer colloids

本研究开发了一种基于LED驱动螺旋微反应器的连续流光氧化系统，利用直接绿色溶剂合成玫瑰苯胺功能化聚合物胶体作为高效异相光敏剂，实现α-蒎烯至阿斯卡里多的选择性光氧化。系统通过Taylor流传输可持续空气氧化剂，精确调控辐照条件、停留时间及气液传质，确保反应高效稳定。胶体在多尺寸和组成下保持高效光催化性能，与可溶染料相当，且可循环使用多次。建立的动力学模型为连续化工艺开发提供理论支撑，符合绿色化学工程原则。

　　

开发可持续的光氧过程是绿色化学工程中的一个关键挑战，尤其是在温和且环保的条件下高效转化生物基分子方面。然而，高效光敏剂的实际应用仍然受到限制，可回收性和工艺兼容性往往是主要瓶颈。本研究致力于解决这一工程难题，通过使用玫瑰红（Rose Bengal, RB）功能化的先进聚合物胶体作为坚固的异质光敏剂，以实现高光反应性和操作稳定性。我们提出了一种原创的连续流方法，使用LED驱动的螺旋形毫反应器，并直接在绿色溶剂中合成核壳结构的光敏胶体，用于α-萜品烯的选择性光氧转化为阿斯卡里多尔（Ascaridole）。这些光敏胶体在可见光照射下工作，并通过泰勒流（Taylor flow）传输，其中空气作为可持续的反应物。反应器配置能够精确控制照射条件、停留时间和气液传质，这对于保持一致且高效的光反应性至关重要。值得注意的是，这些胶体在不同粒径和组成下仍保持了其光氧效率，这一独特特性凸显了它们的稳健性，并使它们区别于大多数已报道的异质系统。同样值得注意的是，它们的反应性与可溶性玫瑰红相当，表明将染料嵌入胶体微环境中并不会降低光化学效率。因此，所有测试的胶体系统都表现出优异的性能，并且可以在多个反应循环中重复使用。为了支持工艺开发和放大生产，我们建立了一个模型，用于预测反应速率与操作参数之间的关系，为气泡流动动力学、光吸收和光化学动力学之间的相互作用提供了宝贵的见解。这项工作展示了一条有前景的途径，即根据绿色化学工程的原则，在可扩展的连续流光氧化过程中应用可回收的异质光敏剂。