망간 촉매 가시광선 연속류 중합, 정확한 합성 중합물 새로운 돌파화학 기기 네트워크

중합체 합성 분야에서“연속 스트리밍 기술”줄곧 규모화, 정밀화 생산의 핵심 방향이었다——이는 빠른 혼합, 고효률전열을 실현하여 반응을 더욱 통제할수 있고 더욱 안정시킬수 있다.하지만 언급“양이온 중합”련속류와의 결합으로 과학연구자들은 흔히 골머리를 앓는다. 전통적인 방법은 저온냉각, 엄격히 잡다한 것을 제거해야 할뿐만아니라 비싸고 민감한 촉매제에 의존해야 하며 조작은 사람들로 하여금 뒷걸음질치게 할 정도로 복잡하다.
최근까지 쑤저우대학과 화웨이대학의 연합팀은 돌파를 가져왔다: 그들은 망간을 가시광선을 촉매하여 양이온을 유도했다RAFT는집선이 연속 흐름 시스템으로 성공적으로 확장되어 실현되었다“실내 온도 조작, 순화 불필요, 정밀 제어 가능”의 중합체 합성, 관련 성과는 중합체 분야 상단에 발표되어 연속 흐름 중합 기술의 공업화 응용에 새로운 문을 열었다!

하나,전통적인 연속류 양이온 집합: 어려움은 어디에 있습니까?

이 연구에 앞서 연속류 양이온 중합은 줄곧 3대“목을 조이다”문제:

1. 조건이 까다롭다: 반드시 저온에서 진행해야 한다 (단체와 유발제를 미리 냉각해야 하며 반응 전 과정을 냉욕에 두어야 한다). 에너지 소모가 높고 조작이 복잡하다;

2. 촉매 민감성: 일반적인루이스는산 촉매 는 습기 가 차서 효력 을 잃기 쉬우며, 반응 환경 에 대한 요구 가 있다매우가혹하다
3. 통제성 저하: 높은 전환율과 좁은 분자량 분포를 모두 고려하기 어렵다 (MWD는), 폴리머 구조의 정확도가 부족합니다.이런 통점은 련속류양이온중합으로 하여금 비록 잠재력이 있지만 시종 보급하기 어렵게 한다.소주대학 주건교수, 화위대학세바스티안 페리에는교수진의 연구는 마침 이런 난제들을 정확하게 해결하였다.
2. 핵심 돌파: 망간 촉매+가시광선, 연속 흐름도 가능“온화하고 효율적인”

팀의 핵심 혁신은 이전에 개발한“망간 촉매 가시 광양 이온RAFT는집계”시스템, 연속류 반응기에 성공적으로 접목.
이 체계의 장점의“타고난 적성”연속 흐름:
-촉매는 충분히 힘을 준다: 상업적으로 얻을 수 있는 브롬화 5카르보닐기 망간 (Mn (CO)₅Br) 광촉매제로서 지구는 금속을 풍부하게 생산하여 원가가 낮고 안정성이 강하며 타성분위기의 보호가 필요 없어 공기중에서 안정적으로 작업할수 있다.
-반응 조건은 충분히 온화하다: 전 과정 실온(25℃) 조작, 단일체는 엄격히 순화할 필요가 없고, 산소를 제거하지 않아도 되며, 저온 냉욕과 복잡한 예처리와 작별한다;
-제어 가능한 통합 기능: 가시광선 (Blu-ray)LED는) 촉매의 분해를 유도하여 활성종을 생성하여 집합을 유발한다합, 통과RAFT는기리는 사슬성장의 정확한 조절통제를 실현하여 중합물의 좁은 분포특성을 근원적으로 보장한다.간단히 말해서, 이 체계는“나약하다”의 양이온 중합이“견고한 가죽”의 연속 흐름 공예, 문턱을 직접 낮춘다!
3. 핵심 장치: 이것“광 구동 연속 흐름 반응기”어떻게 생겼어요?
효율적인 취합을 위해 팀은 간결하지만 강력한 연속 흐름 장치를 설계했습니다 (그림 참조).1참조), 핵심 부품은 다음과 같습니다.1. 반응 채널: 채택PTFE는마이크로반응기 (내경1mm, 볼륨1ml），PTFE는재질화학은 타성이 강하고 반응체계와 상호작용하지 않으며 전열효율이 높아 반응열을 빠르게 도출할 수 있다;
2. 광원 시스템: 반응기 주위 어셈블129개 저에너지 블루레이LED는파장440nm), 광원 조절 기능 (3.7-38.7 mW·cm⁻²), 조명이 반응 채널을 균일하게 커버하는지 확인합니다.
3. 구동 및 수집: 샘플 주사 펌프를 통해 반응액의 유속을 제어하고, 반응 후 직접 산물을 수집하며, 복잡한 밀봉이 필요 없는 전 과정 개방형 조작.이 장치의 장점은“간단하고 복각하기 쉽다.”——복잡한 부품이 없고 일반 실험실도 구축할 수 있어 후속 보급을 위한 기초를 다졌다!

그림1 연속 광화학 설비 장치도
4. 실측 데이터: 통제할 수 있고 유연하며, 광강은 마음대로 결정한다!
팀이 연속 스트리밍 집합에 대한 시스템 테스트를 수행한 결과“완벽”：
1. 부동한 류률하에서 시종 높은 통제가능성을 유지하는 실험에서 팀은 반응액의 류속을 조절한다 (0.015-0.04 mL/분), 대응 시간22-57분, 결과 발견:

-전환율은 반응 시간 연장에 따라 안정적으로 향상: 유율0.015 ml/분최대 전환율82.0%；-모든 산물은 좁은 분자량 분포를 유지한다 (<1.2), 실측 분자량은 이론적 값과 고도로 일치합니다 (예: 유율).0.015 ml/분시,Mn의 SEC=10300 g/mol，이하 = 1.12）；
-높은 전환율에서도 폴리머 체인 끝의 충실도는 여전히 양호하며 후속 체인 확장 반응을 지원합니다.이것은 생산 효율이 빠르든 느리든 구조가 균일한 중합물을 안정적으로 생산할 수 있고, 공업화 응용 잠재력이 매우 크다는 것을 의미한다!
2. 빛의 강도“원키 조정”분자량, 되돌릴 수 있다!
더욱 놀라운 것은 이 시스템이 분자량의 정확성을 실현했다는 것이다시간제어:
-고정 유율 (0.03 ml/분), 빛의 강도를3.7 mW·cm⁻²다음으로 올리기38.7 mW·cm⁻², 중합체 분자량은6100 g/mol점차적으로10100 g/mol；
-빛의 강도를3.7 mW·cm⁻²분자량이 감소할 수 있음6000 g/mol좌우, 조정은 가역적이고 정확하다.
5. 이 기술, 도대체 소는 어디에 있는가?
기존 연속류 양이온 집합과 비교할 때 이 기술의 장점은“다운그레이드 타격”：

그 외에도“대량 집선”와“연속 흐름 집합”의 이중 장점: 실험실 소시험에서 조건을 빠르게 최적화할 수 있을 뿐만 아니라 공업화 생산으로 직접 확대하여 실현할 수 있다“소시에서 양산까지”의 빈틈없는 연결.

6. 미래 가능 기간: 집합뿐만 아니라 새로운 패러다임 합성
이 연구의 의의는 새로운 련속류공예를 개발하는데 그치지 않는다.
-위“양이온 중합+연속류”온화하고 통제 가능한 솔루션을 제공하여 기존 기술의 한계를 극복했습니다.
-광강도 조절의 유연성은 서로 다른 분자량의 중합물을 정확하게 합성하는 데 제공된다“원클릭 전환”그래할 수 있다;

-컴퓨터가 제어할 수 있는 빛의 강도 조절은AI는알고리즘 결합, 구현“주문형 설계-자동 작성”지능형 폴리머 제조.
결어
브릴리스는 성숙한 공업급 련속광화학사례로 비타민생산에 대해 개발한 관식반응기는 정확한 광강통제를 통해 산물의 수확률을 제고시켰다15%-25%, 생산능력이 전통설비에 비해 제고되였다3-5배.어떤 의약을 위해기업이 설계한 연속 솥식 광반응기는 중간체 반응 시간을 12 시간 단축2 시간, 생산율35%다음으로 올리기60%, 연간 생산 능력 달성500 톤.이 사례들은 모두 브릴리스 기술의 핵심 장점을 보여줍니다.PLC는지능형 제어 (파라메트릭 변동)≤±1%), 하이 투과 쿼츠 소재 (광선 투과율95%), 모듈식 설계(멀티 팬 직렬 지원/환경 친화적인 녹색 기능 (에너지 소비량 감소) 및40%, 중금속 촉매 사용 감소).현재2025 년, 부렐리스는 이미 화윤쌍학, 절강성 신화성 등 기업과 협력을 구축하여 의약, 신에너지, 환경보호 등 분야에서의 련속적인 광화학기술의 규모화응용을 추동했다.

참조 문서:Jiajia Li et al., Manganese-Catalyzed Batch and Continuous Flow Cationic RAFT Polymerization Induced by Visible Light, Polym.화학 & WRAP.