Технология непрерывного гидрирования в потоке с высокой эффективностью

Микрореакции в потоке более безопасны, эффективны, имеют лучшее качество и более низкую стоимость. В будущем химия в потоке станет ключом к модернизации тонкой химической промышленности, а также в фармацевтических разработках. Технология непрерывного гидрирования обеспечивает эффективный синтез фармацевтических продуктов.

В области медицины и тонкой химии защита и снятие защиты являются относительно распространенной стратегией органического синтеза. Когда многофункциональные субстраты подвергаются многостадийному органическому синтезу, обычно необходимо вводить соответствующие защитные группы в реакционноспособный центр, чтобы избежать образования побочных продуктов.

Обычными защитными группами являются в основном бензил и бензилоксикарбонил. N- и O-бензил являются наиболее часто используемыми защитными группами в органическом синтезе. Их можно вводить в молекулы субстрата путем замены бензилгалогенида или реакции конденсации бензальдегида для защиты таких веществ, как спирты, фенолы, карбоновые кислоты и амиды, так что чувствительные группы, такие как аминогруппы и гидроксильные группы, остаются стабильными во время многостадийного синтеза. Затем осуществляют снятие бензильной защиты согласно требованиям к продукту. Бензилоксикарбонил - распространенная защитная группа амина, также известная как Cbz, которая в основном используется в синтезе полипептидов. И он, и бензильная защитная группа могут быть гидролизованы каталитическим гидрированием и каталитическим переносом водорода (реакция гомогенного восстановления или ферментативный метод для достижения быстрого и высокоселективного снятия защиты).

Снятие защиты с бензильной или бензилоксикарбонильной группы также может быть достигнуто с помощью гомогенных кислот, таких как п-толуолсульфоновая кислота, HBr/HOAc, жидкий HBr, жидкий HF и сульфид трифторуксусной кислоты/анизола, когда молекула субстрата не содержит кислот и чувствительных групп.

Среди них каталитический гидрогенолиз с переносом водорода и методы гомогенного восстановления имеют преимущества мягких условий реакции, высокой селективности и простой работы, но существуют такие проблемы, как высокая стоимость и увеличение образования отработанных жидкостей; проблемы скрининга и культивирования штаммов, с которыми сталкивается ферментативный метод, ограничивают его развитие; и "каталитический гидрогенолиз широко использовался в органическом синтезе, таком как фармацевтические промежуточные продукты, благодаря своей атомной экономии и эффективному экологизации".

В классических каталитических реакциях гидродезащиты в качестве реактора обычно выбирают реактор высокого давления, оснащенный мешалкой для перемешивания. Водород в реакционную систему вводят в виде пузырьков. Перемешивание может повысить степень турбулентности двухфазного газа и жидкости и увеличить скорость обновления материала поверхности катализатора; в то же время дробление пузырьков увеличивает площадь границы двухфазного газа и жидкости и продлевает время пребывания водорода в жидкой фазе, увеличивая количество растворения водорода и укрепляя эффективность массообмена и теплопередачи. Но все еще существуют такие проблемы, как низкая эффективность массообмена газ-жидкость и длительное время реакции. Удаление некоторых из наиболее сложных бензильных групп занимает даже 72 часа. 

Технология непрерывного микрореакционного гидрирования осуществляется в проточных реакторах. Это дает возможность достичь эффективного, экологически чистого и устойчивого органического химического синтеза. Этот метод использует преимущества микроканалов для увеличения площади трехфазного контакта раздела газ-жидкость-твердое тело, значительно усиливает многофазную массу и теплопередачу и значительно сокращает время реакции до нескольких минут.

В настоящее время существует три основных маршрута реакторов гидрирования с непрерывным потоком: настенный, наполненный и суспензионный. Реакция снятия защиты при непрерывном потоке, о которой сообщается в литературе, в основном выбирает заполненный микрореактор с непрерывным потоком (рис. 1), который обычно имеет небольшую осевую обратную смесь, так что распределение времени пребывания двух фаз газ-жидкость узкое, что может уменьшить ряд побочных реакций. Во-вторых, микрореактор имеет относительно небольшое удержание водорода из-за небольшого объема, и катализатор не нужно отделять из-за затвердевания, а эксплуатационная безопасность высока. В последние годы технологии гетерогенного гидрирования с непрерывным потоком уделяется все больше внимания из-за ее безопасности и эффективности.

При использовании автоклавов для гидрирования возникают такие проблемы, как низкая эффективность массообмена газ-жидкость, плохая безопасность и низкая эффективность гидрогенолиза. Гетерогенная каталитическая гидродезащита с использованием технологии гидрирования в потоке позволяет осуществлять высокое селективное снятие защиты с использованием ее высокой эффективности массообмена газ-жидкость и плоских характеристик проточного потока, а также значительно сокращает время реакции.