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本文发表于《Organic Process Research & Development》，作者团队来自大连理工大学，聚焦1,3,2-二氧杂环戊烷-2,2-二氧化物（DTD）的高效合成难题，提出以固定床反应器为核心的连续化工艺，通过催化剂选型、反应参数优化与分离系统设计，解决了传统工艺效率低、污染重、产物易水解等问题，为DTD工业化生产提供了绿色可行的技术方案。
一、DTD 的重要价值与传统合成痛点
核心应用场景
锂离子电池领域：作为 SEI 膜形成添加剂，可提升电池低温性能、循环寿命和安全性，抑制容量衰减。
有机合成领域：常用作羟基化试剂，也是合成醚甘油酯、神经酰胺等药物中间体的关键原料。
传统工艺的三大局限
早期方法：1932 年报道的 1,2 -与硫酸银反应，产率仅 23%；1997 年使用亚硫酰氯的路线，腐蚀性强、污染严重。
主流批次工艺：采用三氯化钌 / 次氯酸钠等体系，催化剂昂贵且难回收，废水排放量大，产物质量不稳定。
间歇反应问题：反应放热剧烈，产物 DTD 易水解，催化剂分离困难，生产效率低。
三、反应参数优化与结果分析
关键参数优化
研究通过单因素实验，系统探究溶剂、温度、氧化剂比例、液体空速（LHSV）、底物浓度对反应的影响，确定工艺参数：
温度：梯度温控抑制水解：单温度条件下，温度升高（5-20℃）虽使ES转化率从85.1%升至99.7%，但DTD选择性从99.5%降至88.4%（因水解加剧）；最终采用“10℃（第一反应器，加速反应）+5℃（第二反应器，抑制水解）"梯度温度，实现87.9%转化率与99.3%选择性的平衡。
氧化剂比例：1.05:1兼顾效率与成本：H₂O₂与ES摩尔比从1.05增至1.50时，体系含水量大幅增加，导致ES与催化剂接触概率下降，转化率从90.4%降至84.3%，选择性从99.4%降至98.0%；因此确定1.05:1为比例，在保证转化率的同时降低成本。
液体空速：0.6h⁻¹平衡反应与分离：LHSV从0.6h⁻¹升至1.2h⁻¹时，反应停留时间从16.5min缩短，DTD水解减少（选择性从99.1%升至99.4%），但ES转化率从99.4%降至90.4%；最终选择0.6h⁻¹，确保ES转化，且无需额外分离未反应底物。
底物浓度：1mol/L适配催化能力：底物浓度＜3mol/L时，ES转化率＞98.0%、DTD选择性＞99.2%；浓度升至4mol/L时，体系含水量相对增加，转化率降至95.8%、选择性降至98.5%；因此选择1mol/L作为底物浓度，兼顾产能与产物质量。
工艺性能与稳定性
核心指标优异：在参数下（DMC为溶剂、10/5℃梯度温度、H₂O₂/ES=1.05:1、LHSV=0.6h⁻¹、30wt% H₂O₂、1mol/L ES），ES转化率达99.5%，DTD选择性达99.1%，经连续分离后DTD分离产率达96%，产品纯度满足工业需求。
催化剂稳定性强：800小时连续运行实验显示，TS-1催化剂的转化率与选择性无明显衰减；通过FT-IR与XRD表征，其结构未发生变化，证明该催化剂在反应体系中具有良好的稳定性，可长期循环使用。
四、工艺优势与产业化价值
效率与成本双提升：连续化生产大幅提升DTD生产效率，同时降低催化剂、环保与设备维护成本，为工业化大规模生产奠定基础。
绿色与安全双保障：采用TS-1/H₂O₂绿色催化体系，无污染物排放；固定床反应器有效解决反应放热问题，即时分离抑制产物水解，兼顾环保与生产安全。
技术延伸价值：该工艺不仅适用于DTD合成，还为 cyclic sulfate 类化合物（如其他环状硫酸盐）的连续化、绿色化合成提供了通用技术框架，可拓展至医药、精细化工等领域。
五、结论
六、直击合成痛点！浙江布瑞利斯固定床助力工业化生产提质降本
浙江布瑞利斯固定床反应器兼具高效、稳定与绿色优势，适配化工与新能源领域需求。其催化剂固定床层设计确保反应物接触充分，搭配精准温控系统，可避免局部过热，显著提升反应转化率与选择性，如 DTD 合成转化率达 99.5%、选择性 99.1%。设备结构简单易维护，催化剂原位保留无流失，使用寿命长，大幅降低运行成本。支持连续化生产与智能化控制，搭载在线监测功能，操作便捷且生产稳定，同时减少废水排放与能耗，契合绿色化工理念。此外，可个性化定制适配多场景，兼顾小试研发与工业化放大需求。
布瑞利斯--连续多相催化平行反应仪
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