近日，我校催化反应工程团队在光化学合成高值化学品领域取得重要突破，相关成果以“Highly selective photochemical synthesis of 2‑and 4‑hydroxycarbazole in a continuous flow reactor via rational wavelength selection and kinetic analysis”为题发表在化学工程领域权威期刊《Chemical Engineering Science》上。

2-羟基咔唑和4-羟基咔唑是医药和光电材料领域的重要中间体，全球年市场超5000万美元。目前工业生产依赖高温（150-255°C）、长时（7-90 h）的三步热化学路线，选择性仅约57%。光化学路线虽可在室温下进行，但此前产率也仅为55%左右，主要受限于副反应（二聚化）的竞争。

团队通过DFT计算发现，目标环化反应的垂直激发能（~282 nm）与竞争性N-N偶联二聚反应的激发能（~351 nm）存在显著差异。基于此，他们选用窄带282 nm LED光源，选择性地激发环化路径，同时抑制二聚副反应。动力学研究表明，该光化学反应对底物CDBA为零级，反应速率主要由光子通量决定。为此，团队采用毫米级平板流光反应器，解决了高吸光度底物导致的光子穿透深度有限和非均匀辐照问题，实现了光子的均匀分布。

优化条件下，该工艺在室温、30分钟内实现CDBA近完全转化（99.9%），2-和4-羟基咔唑总产率达99.4%（分别为52.2%和47.2%），相比此前最佳光化学产率（~55%）实现了质的飞跃。该路线避免了贵金属催化剂和高温高压条件，且催化剂可连续运行，为高值羟基咔唑的绿色生产提供了新路径。该策略对存在竞争路径和强吸收体系的其它光化学合成同样具有参考价值。

论文第一作者为博士研究生李志祥，通讯作者为化工学院张晶特聘研究员。研究得到了国家自然科学基金及上海市相关项目的资助。

原文链接：https://doi.org/10.1016/j.ces.2025.122993