▲第一作者：Olgierd Cybulski, Miroslaw Dygas

通讯作者：Bartosz A.Grzybowski

通讯单位：Ulsan National Institute of Science and Technology；Polish Academy of Sciences

DOI：10.1038/s41586-020-2768-9

近年来，人们对能够支持多步化学过程而无需手动处理中间体的反应系统越来越感兴趣。这些系统要么基于批处理反应器的集合，要么基于流水线作业化学设计，然而这两者都需要大量的工程工作来进行设置和控制。那么，是否可以开发一种更加简单易行、还可靠的自反应合成反应器或系统呢？如果在不同的反应层中包含不同的试剂，在旋转搅拌的作用下它有可能会驱动化合物迁移的多步反应——一种在不混溶或成对不混溶液体在垂直方向堆积成层即所谓的密度塔并加以旋转的化学反应器的灵感应运而生。

1、开发了一套“无壁”同心液体失衡反应系统——可以自组织形成不同的几何反应区并决定整个过程反应顺序的化学合成系统。

2、液体自组织形成厚度低至150微米理论上可达数十微米的同心层。其坚固耐用，同时又可以通过加减旋转速度进行层内部混合，且每个层都可以单独寻址参与反应，从而可以在旋转过程中实现添加、采样甚至撤消整个反应层等功能。

3、利用该反应系统实现了对具有药用价值小分子的多步合成，同时还表现出酸碱萃取、以及化学穿梭介导复杂混合物的选择性分离的神奇功效。实现了从有机合成到非常规分离的双重功能。

4、这种“无壁”同心液体反应器可以作为中小规模过程化学工具箱的有用补充。在更广泛的背景下，表明了将材料或化学系统从传统的静态设置移植到旋转反应参考系中的优势。

▲图1.旋转下同心液体层的自组织行为

要点：

1、通过将不同密度的多种（通常约10种，有时超过20种）不混溶或成对混溶的液体放入旋转容器中，在该容器中，它们会经受一个主要作用于表面张力的离心力。

2、当依次添加不同的液体时，不仅可以将所有不溶混的液体堆叠在一起，而且还可以将成对不溶混的液体堆叠在一起。

3、在适当控制液体添加的情况下，可以组装包含20层以上的稳定堆叠并可以修改其中所需的各个层。