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来源：精细化工产品开发与生产创新技术、新工艺、新设备交流会
作者：浙江大学化学工程与生物工程学院｜莫一鸣
编辑：柠檬
电化学合成过程是一个氧化还原过程 阴极(负极)：反应物得电子被还原 A+e-→B 阳极(正极)：反应物失电子被氧化 C- e-→D 电化学合成过程三大特点： 无需额外添加氧化还原剂 条件温和 成本低廉 2、电化学合成在无机化工中的应用 电化学在化工基础产品生产中有着重要的功能 （1）盐碱工业：NaCI → NaOH +Cl2+ H2 （2）电解铝：Al2O3+C → Al+ CO2 3、工业中的有机电化学合成 （1）BASF：苯甲醛电化学合成 （2）BASF：丙烯腈 → 己2二腈 （3）3M：全氟烯烃 电化学氧化卞位C-H键：绿色合成羰基化合物 1、NHPI催化电化学卞位C-H氧化反应 （1）传统氧气氧化反应（高温高压，金属催化剂） （2）NHPI催化电化学卞位C-H氧化反应 （3）反应机理 2、流动电化学反应器设计实现高效卞位C-H氧化 利用Nafion 117阳离子交换膜避免使用阴极NHPI分解。 循环回流操作，保持PINO radica|低浓度从而避免催化剂自分解，同时释放阴极产生的氢气并且重新饱和氧气。 3、反应在线检测 （1）在线红线吸收检测产物浓度 （2）气相色谱验证NHPI保留在阳极溶液中 电化学C-C偶联反应技术 1、大规模利用光催化反应体系存在的挑战 （1）过渡金属光催化剂铱lridium，钌Ruthenium： ➤ 高昂的催化剂价格 ➤反应后难以完全分离，限制应用场景： 医药行业 生物材料 电子化学品 （2）光催化的氧化还原能力需调节配体与金属来实现。 2、电化学是否能取代光化学 3、微流控电化学反应器高效抑制副产物 （1）利用极近的电极距离实现快速自由基中间体转移 最小可达8μm的电极间距，分子扩散时间t=d2/D= 0.06s。 （2）相比于交流电，可以实现几乎完全的副产物抑制 4、研究电极距离对反应效率的影响 （1）稳态自由基的稳定性动力学测试 （2）电极距离对反应产率的影响 5、广泛的适用范围 （1）脱羧交叉偶联反应 Kolbe反应：羧酸经过单电子氧化后，脱CO2，形成瞬态自由基 羧酸广泛存在，且易得 （2）多种来源自由基的交叉偶联 （3）其他单电子转移 Mediator辅助实现transient radical的异域电子传递 镍催化单电子C-0交叉偶联 从电化学筛选到各类有机化学筛选 1、反应条件筛选是发现新电化学方法的决速步 发掘新有机反应需要大量筛选试剂组合与反应条件，同时有机反应多数需要无水无氧 电化学有机反应的发现受限于，复杂的反应器组装、有限的电化学工作站通道、无水无氧的条件控制等 2、基于微液滴的电化学反应条件筛选 电化学中的反应时间与反应液体积成正比(电流相同的条件下) ~4 ml (small batch) ➝ 10 ul: 400 times reduction 挑战：如何提高电流密度 采用interdigitated electrodes (IDEs) 3、快速筛选自由基交叉偶联反应的条件 高效且低耗材、全自动化筛选 自动微流控平台：~12 h，200 μL 传统电解池：~5 days，80 mL 4、其他各类有机反应的筛选 （1）Buchwald C-N偶联反应条件筛选 （2）各类常规有机化学反应筛选
未完待续
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