Статьи +7 (495) 223-18-03
8-800-600-18-03

г. Москва
 
   Главная | Выставки | Статьи | Каталоги | Склад | Новости | Партнеры | Услуги | Контакты

Оборудование (по алфавиту)
Анализаторы катализаторов
Анализаторы волокон и порошков
Анализаторы пены KRUSS
Анализаторы полимеров
Анализаторы размера частиц
Биореакторы и ферментёры
Генераторы газов
Диспергаторы лабораторные
Испарители роторные
Калориметры (выделяемое тепло)
Камеры испытательные Liebisch
Камеры климатические CTS
Камеры низкотемпературные
Камеры роста растений
Клапаны Sitec
Колонны ректификационные
Лазерные конфокальные микроскопы
Мельницы лабораторные
Мешалки лабораторные
Насосы газовые (вакуумные)
Насосы жидкостные
Печи лабораторные
Планетарные смесители
Приборы для измерения краевого угла смачивания (KRUSS)
Реакторы химические
Реакторы металлические
Реакторы проточные
Реакторы стеклянные
Реометры порошков
Стерилизаторы паровые CertoClav
Сушки лабораторные
Тензиометры KRUSS
Теплообменники
Термостаты HUBER
Тестеры фармпрепаратов
Фильтры лабораторные
Флэш-хроматографы Teledyne
Центрифуги фильтрующие
Шкафы и инкубаторы Memmert
Шланги лабораторные
Эксикаторы и перчаточные боксы
Галерея реакторов и фильтров




mistakes



Твердофазный синтез в потоке с помощью реакторов ASIA

Автор: Dr. Omar Jina (Syrris), Maxim Drobor (Syrris)
Проточный реактор ASIA

Синтез в потоке за последние три года завоевывает все большее внимание химиков благодаря ряду преимуществ относительно синтеза в объеме. Эффективное перемешивание и теплообмен приводит к более высокой конверсии, селективности и выходу целевого продукта. С практической стороны технология синтеза в потоке более безопасна при работе с вредными и опасными реагентами. Проточные реакторы Syrris нашли широкое применение в различных отраслях промышленности: фармацевтика, химия, наносинтез и т.п.

В настоящее время, лидерами в использовании проточных реакторов все еще являются фармацевтические компании, разрабатывающие новые препараты. Синтез в потоке позволяет работать с небольшим количеством образца, варьировать условия реакции и получать различные продукты в довольно сжатые сроки. Проточные реакторы применяют в тех случаях, когда синтез в объемном реакторе не возможен ввиду протекания побочных реакций или ужесточения условий.

Проведение реакций в потоке позволяет быстро оптимизировать условия синтеза, а также обезопасить его. При необходимости процесс можно масштабировать, перейдя от миллиграммов к граммам, а далее - к килограммам конечного продукта, при этом, возможно, даже не понадобится менять оборудование. После оптимизации процесса в лабораторных условиях можно перейти к построению промышленной установки.

Возможно, при переходе от традиционного синтеза в объеме к синтезу в потоке придется потратить время на адаптацию реакции к новым условиям, но результат того стоит. Многостадийная реакция, проводимая в объеме в течение нескольких дней, может в течение нескольких минут в проточном реакторе дать желаемый продукт.

В данной статье представлены некоторые результаты проведения твердофазного синтеза с помощью модульных проточных реакторов ASIA. Твердофазные реакции (один из компонентов реакции - порошок, гранула или иное твердое тело) широко используются при синтезе в объеме. Эти реакции можно разделить на три группы: синтез при наличии твердых реагентов, каталитические реакции и реакции на подложках. При работе с нерастворимыми материалами в проточной химии используются специальные твердофазные реакторы (реакторы-колонки), в которых размещается иммобилизованный реагент.

Твердофазный реактор (колонка) для каталитических реакций

Преимущества проведения твердофазного синтеза с помощью проточных реакторов Syrris:
  • Не требуется подготовка твердофазных реактивов, они располагаются на специальной подложке
  • Простота в управлении потоком: протекание через упакованную колонку позволяет легко удалить примеси или иные включения
  • Высокая степень контакта реагентов с катализатором приводит к увеличению скорости реакции
  • Минимальное количество следов металла в конечном продукте (хорошее разделение)

При подготовки данной статьи использовались кремний-содержащие катализаторы. Они просты в обращении, сыпучи, имеют минимальный статический заряд, именно их и загрузили в твердотельный реактор. Катализаторы на основе кремния стойки к высоким температурам.


Реакция Судзуки в потоке

Реакция Судзуки-Мияура - органическая реакция с образованием С-С связи на палладиевом катализаторе широко распространена в фармацевтической промышленности. Эта реакция обычно проводится в микроволновой печи, так как требует высокой температуры для активации. Но реакции, инициируемые под действием микроволн, имеют ряд ограничений, что приводит к проблемам при масштабировании процесса.

Реакция Судзуки в потоке

Синтез проводился с помощью реактора ASIA 220, в качестве бензилгалогенидов брались различные соединения, чтобы показать универсальность реакции Судзуки в потоке.
Система ASIA была собрана в соответствие с диаграммой (см.ниже). Твердофазные реактор был упакован катализатором и размещен на модуль нагрева. Конверсию и селективность определяли с помощью газовой хроматографии.

Схема проведения реакции в потоке

Реагент 1 (Solvent 1): 0,020 М р-р безилового галогенида в 20% р-ре метанол/вода
Реагент 2 (Solvent 2): 0,022 … 0,030 М р-р фенил-борной кислоты карбоната калия в в 20% р-ре метанол/вода
Реагенты были смешены под давлением 1 бар и введены в твердофазный реактор через специальный тройник. Менялось время пребывание реагентов в реакторе, а также температура.

Первая попытка с 4-йодонитробензолом в качестве субстрата не дали желаемых результатов: при комнатной температуре реакция фактически не пошла, только при 70°С была получена конверсия 50% (при 100% селективности). После этого исходные реагенты были сначала предварительно смешены и после этого поданы в реактор с помощью насоса, что привело к 100% конверсии даже при комнатной температуре.

Последующие эксперименты проводились по тому же принципу, результаты приведены в таблице.

Результаты синтеза наночастиц

Таким образом, реакция Судзуки-Миякура может превосходно протекать в проточном реакторе при правильном подборе катализатора. Система ASIA позволила быстро оптимизировать каждую реакцию, что позволило получить максимальную конверсию и селективность. Предварительное эффективное смешение исходных реагентов значительно улучшило скорость реакции и конверсию. После проведения реакции на твердых палладиевых катализаторах не придется чистить продукты реакции от следов металла, т.к. выщелачивание катализаторы было незначительным.

Высокие температуры, получаемые в микроволновой печи, могут быть получены за счет повышения давления реакции вплоть до 20 бар, при этом среда будет нагрета выше точки кипения растворителя, а скорость реакции увеличится в несколько раз. Например, при давлении 7 бар раствор 20% метанола в воде может быть нагрет до 150°С.


Окисление спиртов в потоке

Нитроксильные радикалы (н-р, 2,2,6,6-тетраметилпипериден-1-окил) можно использовать в качестве катализаторов окисления, т.к. реакция протекает в мягких условиях и не наблюдается остатков металлического катализатора в продуктах реакции. Некая реакция, проводимая в объеме на кремней-содержащем катализаторе, дала выход 97%.

Окисление спиртов в потоке

Данную реакцию провели успешно в потоке Богдан и МакКуэйд. C помощью реактора ASIA было решено оптимизировать реакцию: провести ее без охлаждения и без удаления сокатализатора KBr. Система ASIA была собрана как показано на диаграмме ниже: использовался микрореактор 250 мл, петли для впрыска реагентов по 5 мл и твердофазный реактор для Si-содержащего катализатора.

Принципиальная схема реакции в потоке
Растворитель 1 (Solvent 1): Дихлорметан
Растворитель 2 (Solvent 2): Вода
Реагент 1 (в петле 1): 0,4 М р-р бензилового спирта
Реагент 2 (в петле 2): 0,5 М р-р водного раствора NaOCl с буфером рН9 NaHCO3
Растворители под давлением 1 бар прокачивались со скоростью 50 мкл/мин для достижения заданного времени пребывания 10 мин в твердофазном реакторе. В поток растворителей впрыскивались реагенты. Синтез протекал в течение 2-х часов при комнатной температуре 16°С.

Тонкослойная хроматография (со 100% элюентом гексана) показала 100% наличие нового продукта (бензальдегида), что подтвердил и хромато-масс-анализ. После сокращения времени пребывания реагентов в твердофазном реакторе до 2 мин был получен аналогичный результат. При проведении данной реакции в объеме понадобилось около часа, чтобы получить продукт с конверсией 97%.

Таким образом, в потоке данная реакция может быть выполнена при комнатной температуре, гораздо быстрее, без применения сокатализатора. Важным в данной реакции является тщательное предварительное смешение реагентов: при проведении смешения через обыкновенный тройник, а не в микрореакторе, позволило получить на выходе только 20% конверсию. Продукты реакции не надо очищать от следов катализатора. Данную реакцию в потоке легче оптимизировать для получения конечного продукта. При последующем применении модуля жидкофазной экстракции FLLEX можно автоматизировать отделение органической фазы от водной фазы.

Оба примера продемонстрировали, что проведение твердофазного синтеза в проточных реактора более эффективно. Данная технология позволяет получить более чистые целевые продукты и с более высоким выходом.

Авторы благодарят Valerica Pandarus и д-ра Francois Beland из компании Silicycle за предоставление катализатора SiliaCat и проведение синтезов в лаборатории Silicycle.

Английский вариант статьи: https://www.syrris.com/news/syrris-in-publications

 Создание сайта — Вячеслав Курашенко
© 2008-2021 Tirit.org - ООО | Карта сайта