这篇文档属于类型a，是一篇关于连续流动级联反应系统的原创性研究论文。以下是详细的学术报告内容：

作者及机构
该研究由Ming Zhang（山西大学化学化工学院）、Rammile Ettelaie（英国利兹大学食品科学学院）、Ting Li、Jianqin Yang、Lianlian Dong、Nan Xue（山西大学）、Bernard P. Binks（英国赫尔大学化学系）、Fangqin Cheng（山西大学资源与环境工程研究所）和Hengquan Yang（山西大学化学化工学院）共同完成。研究发表于2024年3月的《Nature Catalysis》（Volume 7, pp. 295–306），DOI为10.1038/s41929-024-01110-x。

学术背景
研究领域为绿色合成化学中的多催化剂集成系统。传统级联反应面临均相、非均相和生物催化剂因反应介质不兼容而难以高效整合的挑战。尽管已有物理混合、分层填充或多阶段串联等方法，但这些技术难以适用于涉及生物催化剂的体系。本研究提出了一种基于Pickering乳液液滴（Pickering emulsion droplets, PEDs）和固体微球（solid microspheres, SMSs）协同作用的连续流动反应系统，旨在为不兼容催化剂提供独立微环境，并通过反应中间体的定向传输实现高效级联催化。

研究流程
1. 系统设计与构建
- PEDs制备：以离子液体（[bmim]PF6）为分散相，正辛烷为连续相，通过二氧化硅纳米颗粒乳化形成微米级液滴（直径46±10 μm），并负载生物催化剂（如Candida antarctica lipase B, CalB）。
- SMSs制备：合成多孔二氧化硅微球（直径48±10 μm，比表面积590 m²/g），通过钛-硅醇键固定均相催化剂（如(S,S)-{(salen)Ti-(μ-O)}₂）。
- 共填充系统：将PEDs与SMSs以1:1体积比均匀混合填充至柱式反应器，形成固定床。

1. 稳定性验证

   • 静态与动态测试：发现疏水性SMSs（接触角>100°）可显著增强PEDs的稳定性（耐受压力达1.3 MPa，而无SMSs时仅0.5 MPa）。
     
   • 机理分析：通过界面能计算（公式1-4）和荧光标记实验，证实疏水SMSs通过“隔离机制”阻止液滴聚并，形成三维刚性网络。
     

2. 级联反应应用

   • 反应1（手性氰醇合成）：Ti(salen)/SMSs催化醛与乙酰氰的不对称加成，CalB/PEDs水解副产物，实现99%对映选择性（e.e.）和92%转化率，催化效率（CE）较批次反应提高77倍。
     
   • 反应2（手性酯动态动力学拆分）：酸性离子液体[bso3hmim]HSO4/PEDs与CalB/SMSs协同，实现99%转化率和e.e.，酶活性提升47倍。
     

3. 机理研究

   • 中间体定向传输：荧光探针（罗丹明B）显示中间体从SMSs向PEDs的传输速率（10秒）快于反向（100秒），归因于离子液体对有机物的富集作用。
     
   • 参数优化：液滴与微球体积比为1:1、直径36 μm时CE最高（1.23 mol mol⁻¹ h⁻¹）。
     

主要结果
1. 稳定性突破：共填充系统在1.3 MPa流动条件下稳定运行240小时，液滴形态保持完整（Supplementary Fig. 5）。
2. 催化性能：
- 手性氰醇合成的CE达0.69 mol mol⁻¹ h⁻¹（Supplementary Fig. 16）；
- 动态动力学拆分的时空产率为4105 mg mg⁻¹（基于CalB）。
3. 普适性验证：成功扩展至1-茚醇、4-甲氧基苯乙醇等底物（Fig. 5e-g）。

结论与价值
1. 科学意义：揭示了疏水固体微球稳定Pickering乳液的界面能机制，提出了“隔离-定向传输”协同催化模型。
2. 应用价值：为多相不兼容催化剂的工业级联反应提供了模块化平台，尤其适用于手性药物中间体的连续合成。

研究亮点
1. 方法创新：首次实现PEDs与SMSs在流动条件下的长期共存，突破了乳液液滴高压不稳定的限制。
2. 技术突破：通过调控SMSs疏水性和尺寸，实现催化效率的精准优化（Fig. 4f）。
3. 跨学科融合：结合胶体界面化学、酶工程和流动化学，为绿色化学提供了新范式。

其他发现
数学模型（Supplementary Methods）预测了最佳催化剂体积比，与实验结果吻合（Supplementary Fig. 23），为系统设计提供了理论工具。