解锁绿色高效有机合成新路径

 在“双碳"目标下，绿色化学已成为化工领域转型升级的核心方向。有机合成作为化学工业的基石，长期面临着氧化剂/还原剂消耗量大、反应条件苛刻、产物分离复杂及环境污染等诸多痛点。流动电化学技术将连续流动反应与电化学氧化还原特性相结合，凭借其独特的反应调控能力、高效的传质传热效率及优异的绿色化属性，正逐步打破传统有机合成的瓶颈，为构建可持续的化学合成体系提供了全新解决方案。

一、流动电化学技术的核心优势：突破传统合成局限

      相较于传统批次反应与常规电化学合成，流动电化学技术在反应效率、安全性、可控性等方面展现出显著优势，为有机合成的绿色化与高效化转型奠定了基础。

1. 绿色经济：摒弃有害试剂，降低环境足迹

      电化学的核心优势在于通过电子转移实现反应的氧化还原转化，无需额外添加化学氧化剂或还原剂，从源头上减少了有害副产物的生成。流动体系的连续化特性则进一步提升了原料利用率，降低了溶剂消耗与废弃物排放。例如，在氧化偶联反应中，传统方法需使用高价金属盐（如Cr(VI)、Mn(VII)）作为氧化剂，不仅成本高昂，还会产生大量重金属废渣；而流动电化学技术可直接通过阳极氧化实现底物的活化偶联，产物纯度更高，且仅产生氢气等无害副产物，显著降低了环境治理成本。

2. 高效可控：强化传质传热，精准调控反应过程

      传统批次反应中，电极表面易形成浓度梯度和气泡堆积，导致传质效率低下、反应均匀性差。流动电化学系统通过微通道反应器的设计，使反应液在电极表面高速流动，有效消除了扩散边界层，大幅提升了传质速率；同时，微通道的高比表面积特性强化了传热效率，可精准控制反应温度，避免了批次反应中因局部过热导致的副反应增加。此外，通过调节电流、电压、流速等参数，可实现对反应进程的实时调控，精准控制产物的选择性，尤其适用于复杂天然产物合成、药物中间体制备等对反应选择性要求高的场景。

3. 安全可靠：缩小反应规模，降低工艺风险

      有机合成中常涉及易燃、易爆、有毒的反应底物或溶剂，传统批次反应因反应体积大，存在较高的安全风险。流动电化学技术采用连续化微通道反应模式，反应体系的持液量极小，即使发生泄漏或反应失控，影响范围也可控制在极小范围内，显著提升了工艺安全性。同时，封闭的流动体系可有效隔绝空气与水分，避免了敏感底物的氧化变质，保障了反应的稳定性与重复性。

二、流动电化学技术在有机合成中的关键应用

      凭借上述优势，流动电化学技术已在氧化反应、还原反应、偶联反应、环化反应等多种有机合成类型中实现了突破，尤其在药物中间体、精细化学品、功能材料前体等合成领域展现出巨大应用潜力。

1. 氧化反应：高效构建含氧官能团

      氧化反应是有机合成中构建羟基、羰基、羧基等含氧官能团的核心手段。流动电化学氧化技术可精准控制氧化程度，避免过度氧化，显著提升产物选择性。例如，在醇类化合物的选择性氧化中，传统批次电化学方法易将醇氧化为羧酸，而通过流动体系调控电极电势与流速，可高效将伯醇选择性氧化为醛，产率可达90%以上，且反应条件温和（常温常压），无需复杂的催化剂分离步骤。此外，流动电化学氧化还可实现烯烃的双羟基化、芳烃的侧链氧化等反应，为精细化学品的合成提供了高效路径。

2. 还原反应：绿色制备含氮/含氢化合物

      在胺类、酰胺类等含氮化合物及氢化产物的制备中，流动电化学还原技术可替代传统的催化氢化（需使用贵金属催化剂与高压氢气），大幅降低工艺成本与安全风险。例如，在硝基化合物的还原反应中，流动电化学系统通过阴极还原可将硝基高效转化为氨基，反应选择性高，无需添加还原剂，且产物易分离；相较于传统的铁粉还原法，避免了大量铁泥废弃物的产生，绿色优势显著。此外，流动电化学还原还可实现羰基化合物的加氢还原、烯烃的氢化等反应，为药物中间体的绿色合成提供了新选择。

3. 偶联反应：高效构建碳-碳/碳-杂键

      碳-碳、碳-杂键的构建是有机合成的核心骨架构建手段，传统偶联反应（如Suzuki、Heck反应）需使用过渡金属催化剂，存在催化剂残留与回收难题。流动电化学偶联技术通过电极表面的电子转移实现底物的活化，无需金属催化剂即可完成偶联反应，大幅提升了产物纯度与工艺绿色性。例如，在芳基C-H键的直接芳基化反应中，流动电化学系统可通过阳极氧化实现芳基底物的自由基活化，随后与另一分子芳基化合物发生偶联，构建联芳基结构，反应产率高且选择性好；该方法无需预先对底物进行官能团活化，简化了合成步骤，降低了原料成本。此外，流动电化学还可实现C-N、C-O等碳-杂键的高效构建，为功能材料与药物分子的合成提供了简洁路径。

4. 环化反应：精准构建杂环骨架

      杂环化合物是药物分子、天然产物的核心骨架结构，传统环化反应常需使用强酸、强碱或昂贵的环化试剂，反应条件苛刻且选择性差。流动电化学环化技术通过电氧化/还原实现底物的原位活化，引发分子内或分子间的环化反应，可精准构建五元环、六元环等杂环骨架。例如，在吲哚类化合物的合成中，流动电化学系统可通过阳极氧化实现邻氨基苯甲醇的分子内脱水环化，反应条件温和，产率高达95%以上；相较于传统的酸催化环化法，避免了酸性试剂对设备的腐蚀与环境的污染，工艺更具可持续性。

三、挑战与发展前景：推动技术规模化应用

      尽管流动电化学技术在有机合成领域已取得显著进展，但要实现规模化工业应用，仍面临诸多挑战：一是电极材料的稳定性与催化活性有待提升，长期反应易出现电极钝化问题，影响反应效率；二是微通道反应器的放大效应难以控制，从小试到中试、工业化生产的放大工艺仍需深入研究；三是反应体系的设计缺乏通用性，不同类型反应需针对性优化电极结构、流动参数等，增加了工艺开发成本。

      针对上述挑战，未来的研究方向将聚焦于以下方面：一是开发高效、稳定的电极材料（如修饰型碳材料、金属有机框架材料（MOFs）负载电极），提升电极的催化活性与使用寿命；二是借助数值模拟与人工智能技术，优化微通道反应器结构，解决放大效应问题，实现反应过程的精准设计与调控；三是构建通用型流动电化学反应平台，结合连续分离、在线检测等技术，实现合成-分离-检测一体化，进一步提升工艺效率与自动化水平。

      随着材料科学、反应器工程与电化学技术的深度融合，流动电化学技术有望在更多有机合成领域实现突破，逐步替代传统高污染、高能耗的合成工艺，推动化学工业向绿色化、高效化、智能化方向转型。未来，该技术不仅将为药物研发、精细化工等领域提供更简洁、环保的合成路径，还将在生物质转化、二氧化碳资源化利用等领域展现出广阔应用前景，为实现“双碳"目标与可持续发展战略提供重要技术支撑。

产品展示

      SSC-PEFC20光电流动反应池实现双室二、三、四电极的电化学实验，可以实现双光路照射，用于半导体材料的气-固-液三相界面光电催化或电催化的性能评价，可应用在流动和循环光电催化N2、CO2还原反应。反应池的优势在于采用高纯CO2为原料气可以直接参与反应，在催化剂表面形成气-固-液三相界面的催化体系，并且配合整套体系可在流动相状态下不断为催化剂表面提供反应原料。

      SSC-PEFC20光电流动反应池解决了商业电催化CO2还原反应存在的漏液、漏气问题，采用全新的纯钛材质池体，实现全新的外观设计和更加方便的操作。既保证了实验原理的简单可行，又提高了CO2还原反应的催化活性，为实现CO2还原的工业化提供了可行方案。

产品优势：

SSC-PEFC20光电流动反应池优势：

● 半导体材料的电化学、光电催化反应活性评价；

● 用于CO2还原光电催化、光电解水、光电降解、燃料电池等领域；                

● 微量反应系统，极低的催化剂用量；

● 配置有耐150psi的石英光窗；

● 采用纯钛材质，耐压抗腐蚀；

● 导电电极根据需要可表面镀金、钯或铂，导电性能佳，耐化学腐蚀；

● 光电催化池可与光源、GC-HF901（EPC）、电化学工作站、采样系统、循环系统配合，搭建光电催化CO2还原系统，实现在线实时测试分析。