[기술정보] Photochemistry(광화학반응) 시스템과 실제 연구 사례

(주)플로켐
2023-02-04
조회수 414

(주)플로켐 Newsletter│Jan 2023

Photochemistry(광화학반응) 시스템과 실제 연구 사례


안녕하세요, (주)플로켐 입니다. (주)플로켐은 Flow Chemistry, Reaction 시스템 전문 기업으로, 고객 여러분께 다양한 기술 정보와 그에 맞는 새로운 연구 설비를 소개해드리고 있습니다. 오늘은 최근 각광받고 있는 Photochemistry(광화학) 관련하여 연구 시스템과 실제 사례를 논문을 바탕으로 소개해드리고자 합니다.



1 / 광화학반응(Photochemistry)이란?

넓은 의미로는 빛, 즉 파장을 이용하여 전자 기파와 물질의 화학적 성질 사이의 관계를 연구하는 화학의 한 분야입니다. 빛을 흡수해서 화학 변화를 일으키는 것과, 화학 변화의 결과 빛을 발하는 것으로 나눌 수 있습니다. 광화학은 그 변화에 필요한 에너지 출입이 주로 빛 흡수 및 발광에 의해 이루어지는 것이 특징입니다. 최근에는 Flow Reaction(연속식 반응)에 적용하여 반응 중 특정 파장의 빛을 조사하여 화학 반응을 유도하는 형태로 자주 활용됩니다.


2 / 광화학반응, 어떻게 시작해야 할까요?

광화학반응은 일반적으로 Flow chemistry 반응 시스템에 적용하여 활용됩니다. 반응하고자 하는 물질을 소량으로 흘려보내는 동안 빛을 조사하는 방식이죠. 이때문에 현재 시중에 나와있는 광화학 반응 시스템은 대부분 Flow Reactor 시스템과 결합하여 사용하시도록 디자인되어 있습니다. 사용하고자 하시는 파장과 반응 볼륨, 그리고 사용중이신 연속식반응기 모델을 고려하셔서 제품을 선택하시는게 좋습니다.  


3 / 효과적인 광화학반응을 위한 추천 시스템

Photochemistry 전문 기업인 영국 Uniqsis(유닉시스)에서 선보이는 포토리액터, PhotoSyn™ LED Photoreactor는 폭넓은 범위의 파장, 고출력 LED 램프를 갖춘 고성능 광화학반응 시스템입니다.

★ 반응부에 직접적으로 조사되는 고밀도, 고출력 LED & 다양한 LED 파장 사용 가능

  > 365nm (UVA) + 455nm (blue)

  > All blue (455nm)

  > 455nm (blue) + 555nm (green) + white

  > Customised LED arrays (e.g. 420nm, 385nm)

★ 타 반응 모듈과의 높은 호환성

★ 사전 프로그램을 통해 다양한 반응 조건에서도 효과적으로 운용 가능

★ Interlock(인터락) 기본 내장, Zero Light Leakage로 높은 안전성  

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4 / 실제 활용 연구 사례

Organic photocatalysis for the radical couplings of boronic acid derivatives in flow

F. Lima, L. Grunenberg, H. B. A. Rahman, R. Labes, J. Sedelmeier and S. V. Ley* Chem. Commun., 2018, 54, 5606.


아크리듐계 유기 광촉매는 이리듐계 광촉매가 단일 전자 공정에 의해 보론산 유도체를 산화시키는 효율적인 대체물로 보고되고 있습니다. 이는 네 가지 활성 제약 성분(API)의 합성의 한 예가 됩니다. 연속 흐름 광화학 반응기를 활용한 간단한 스케일업 접근법으로 시간당 그램 단위로 처리가 가능합니다. Uniqsis사의 Flow-UV™ 인라인 분광계를 사용하여 지속적인 반응 상태를 모니터링하였습니다.

METHOD:

A 500 mL conical-shaped flask equipped with a magnetic stir bar was charged with cyclohexyl boronic acid (3.84 g, 30 mmol, 1.0 equiv.), Mes-Acr-4 (384 mg, 0.6 mmol, 2 mol%) and DMAP (732 mg, 6.0 mmol, 20 mol%) as Lewis base catalyst. The flask was then sealed with a rubber septum and evacuated/backfilled with argon three times. Methyl vinyl ketone (6.0 mL, 120 mmol, 4.0 equiv.) was then added followed by 300 mL of a degassed acetone/methanol (1:1) mixture to lead a clear yellow transparent 0.1 M solution. The clear solution was then pumped at 1.66 mL/min through the Uniqsis PhotoSyn™ (52 mL, PFA; 3.25mm OD x 2.4mm ID) held at 30°C followed by acetone:methanol (1:1) solvent to flush the reactor. The reaction plug monitored by UV-vis detection (Uniqsis Flow-UV™), the totality of the plug was collected and then concentrated in vacuo and immobilised on ISOLUTE® HM-N. This immobilised crude was extracted on a pad of silica gel with 5% Et2O in PE (3 L) to yield the pure product 5 (3.72 g, 24.1 mmol) as a colourless oil in 81% yield.


5 / 다른 Photoreactor는 없을까요?

Photochemistry 시스템은 사용하시고자 하는 파장의 종류와 반응 볼륨에 따라서 다양한 시스템을 적용하실 수 있습니다. 기존에 보유하고 계시는 핫플레이트에 간편하게 얹어 사용할 수 있는 소형 장비부터, 큰 볼륨의 연속식 반응에 적용할 수 있는 시스템까지 - 고객 여러분의 연구에 최적화된 시스템을 만나보세요.


LightSyn - Light House

영국 Asynt사에서 제작하는 간편한 광화학 시스템입니다. 핫플레이트 위에 간편하게 장착하여 바로 사용하실 수 있으며, 석영을 통해 샘플에 빛을 조사하여 손실을 방지하고 보다 효과적인 노출이 가능합니다. 

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Borealis™ - 합리적인 가격의 반응기


기존 Flow Reactor에 적용하여 활용할 수 있는 고강도 LED 램프 장치입니다. 합리적인 가격과 간편한 구성, 다양한 파장으로 효과적인 광화학 반응을 도와드립니다.

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(주)플로켐은 Flow chemistry 및 Photochemistry 전문 기업인 영국의 Uniqsis와 Asynt사의 대한민국 공식 파트너사입니다. 연속식반응 및 광화학반응과 관련하여 궁금하신 부분이 있으시면 언제든지 (주)플로켐으로 문의주세요. 고객 여러분의 Applciation에 최적화된 시스템을 추천해드립니다.

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