目前，各种化工产品，如聚合物和医药中间体，都是以光气为前体或原料合成的。然而，光气是剧毒的并且这种使用存在安全风险。因此，需要开发新的方法和替代品来替代光气。

世界首创以氯仿为前驱体的流式按需合成系统工业模型

与工业界合作，神户大学科学研究生院副教授TSUDAAkihiko的研究小组已成为世界上第一个成功开发出以氯仿为前体的新型流式按需合成系统。使用这个系统，他们能够合成光气衍生的化学产品。

此外，他们实现了高转化率(超过96%)，在短时间内(一分钟或更短的曝光时间)合成了这些有用的化合物。该系统具有多重优势;它安全、廉价且简单，对环境的影响小。可用于合成各种化工产品，可连续大量生产。研究人员预计，该系统可以在不久的将来扩大为工业生产的模型系统。

该系统的专利于2021年2月在日本申请，2022年1月在国际申请。继2022年8月专利公布后，相关学术论文在线发表在OrganicProcessResearch&Development上。

要点

从普通有机溶剂氯仿和市售酒精中，研究人员成功地以高效率(超过96%)和短时间(一分钟或更短的曝光时间)合成了医药中间体和聚合物。

他们表明，连续生产是可能的，而传统的批处理系统无法做到这一点。

在2小时内，他们成功合成了多达10克的化学产品(并且可以放大)

他们合成了10种功能性碳酸酯和3种聚碳酸酯作为例子。

与生产光气的标准方法(使用碳催化剂的一氧化碳和氯气的强烈放热反应)相比，安全性更高。新方法中用作前体的氯仿易于安全储存，化学反应可通过光照控制。

这种新方法的副产品主要是氯化氢(被碱中和)，因此污垢不会在系统设备内部堆积。减少清洁内部的需求减少了对环境的影响并降低了成本。

该系统无需额外使用有机溶剂即可实现连续生产。

预计这种新的化学反应系统将为实现碳中和和可持续发展的社会做出重大贡献。

碳酸酯的合成方法。(a)与光气的常规反应，(b)神户大学开发的按需光气化反应，以及(c)神户大学开发的用于按需光化学合成的间歇式反应系统。图片来源：神户大学

光气(COCl2)用作聚合物的前体和药物中间体。全球光气市场继续以每年几个百分点的速度增长，每年生产约8至9百万吨。然而，光气是剧毒的。

出于安全原因，正在进行研究和开发以寻找替代品。津田副教授的研究小组在一项世界首创的发现中，用紫外线照射氯仿，使其与氧气发生反应并产生高产率的光气(专利号5900920)。为了以更安全、更容易的方式做到这一点，研究小组找到了一种可以立即进行光气生成反应的方法。

他们首先将反应物和催化剂溶解在氯仿中，并通过用光照射溶液产生光气(专利号6057449)。以此方式，可以如同不使用光气一样进行基于光气的有机合成。

该研究小组将他们的发现命名为“按需照相有机合成法”，并成功地用它合成了许多有用的有机化学品和聚合物(专利列表(日文：TsudaLaboratory的专利))。例如，他们仅通过用光照射氯仿和酒精(根据需要添加碱)的混合溶液，以安全、廉价和简单的方式成功合成了大量的氯甲酸酯和碳酸盐。

除了对环境的影响小之外，按需照相有机合成方法还具有高度安全性和经济性。因此，它作为一种可持续的化学合成方法受到了工业界和学术界的关注。

在这项研究中，针对氯仿的光氧化反应重新设计了一种流动的按需照相系统。通过对各种流道布置、材料和光源进行试验，创建了以下系统。在该课题组此前开发的批量photo-on-demand方法中，氯仿与氧气的光反应发生在氯仿为液态、氧气为气态的异相中。

然而，在使用新系统的实验中，作者发现当两者都处于气态时，反应会急剧增加。通过在紫外光下照射这种汽化氯仿和氧气的气态混合物，大部分(超过96%)转化为光气。

此外，光气在系统内与醇连续反应(根据需要添加碱催化剂)，这意味着该系统可用于克级连续高收率合成氯甲酸酯、碳酸酯和聚碳酸酯。这些反应在系统内部完成，所以剧毒的光气不会逸出。

N-甲基咪唑(NMI)与氯化氢反应时会变成离子液体，它被用作碱催化剂，因此可以在不使用额外溶剂的情况下合成碳酸酯。该系统可以进一步扩大规模，这将使其能够用于从学术界到化学工业的广泛领域。

据认为，氯仿光氧化反应是由自由基链机制促进的。紫外光裂解C-Cl键，产生氯自由基，这些自由基成为引发该机制的引物。

研究人员证实，即使使用低功率光源，氯仿光氧化反应也非常节能。这是由于反应的氧化部分，氯自由基被反复消耗和再生。

按需合成方法有望在如何以光气为前体合成各种化学产品方面引发新的创新。有了这种新型的流动照相系统，由于光气反应发生在系统内部的密闭环境中，因此可以避免直接使用一氧化碳和氯气产生的光气的危险。此外，该系统仅使用氯仿和氧气作为前体，这意味着不需要昂贵的光气替代品。

这种安全简单的多功能系统可用于各种化学产品的小规模到大规模合成，并且可以定制这种基本型号的设备以适应特定的化学反应。希望根据生产规模细化工艺，将该系统用于工业生产。

然而，该系统不仅适用于大规模化学生产;对于需要中小规模生产各种产品的化学品制造商来说，它也将大有裨益。人们希望它可以用于新的企业，以及取代现有的老化装置。