8月3日消息,ACS旗下科学知识管理部门CAS对机械化学(mechanochemistry)领域进行了系统性的专利和文献分析,揭示了这一绿色化学技术的产业化现状。分析将机械化学定义为通过研磨、研磨和剪切等机械力驱动化学转化的过程。 机械化学的历史可追溯至约40万年前早期人类利用摩擦生火。古希腊学者Theophrastus曾记录通过研钵研磨将辰砂还原为汞的机械化学过程。如今机械化学被推崇为一种无需溶剂即可进行现有反应、甚至实现全新化学反应路径的方法。 在学术界,机械化学研究热度持续攀升,期刊论文数量显著增加。但CAS分析发现,相对较低的专利申请数量表明广泛的商业化应用仍落后于学术研究。CAS定义的机械化学工艺中,研磨(milling)是最常见的实施方式,其次为研磨、超声处理和反应挤出。 IUPAC在2019年百年华诞之际将反应挤出(reactive extrusion)列为将改变世界的十大化学创新之一。与传统的间歇式研磨不同,反应挤出利用螺杆使无溶剂反应连续运行,具有规模化生产潜力。 在专利方面,虽然机械化学目前主要属于学术界领域,但一批企业(多为日本企业)一直在积极申请机械化学技术专利。全球领先的机械化学专利权人是富士胶片(Fujifilm)。日本企业在机械化学领域的活跃度反映了该国化工行业对绿色制造和无溶剂合成的长期投入。 机械化学对化工行业的吸引力在于:传统化学合成中有机溶剂通常占生产成本的60-80%,且带来安全和环境风险。机械化学通过消除或大幅减少溶剂使用,可降低成本、减少废物并简化后处理。但连续化设备设计、反应控制和放大的工程挑战仍是产业化瓶颈。 (来源:C&EN)