用格氏试剂合成的微反应器

导读 1912年,维克托·格利雅纳(Victor Grignard)因发现后来被称为格利雅(Grignard)试剂而获得了诺贝尔化学奖。从那时起,这些化合物开始在化学

1912年,维克托·格利雅纳(Victor Grignard)因发现后来被称为格利雅(Grignard)试剂而获得了诺贝尔化学奖。从那时起,这些化合物开始在化学和制药行业中发挥关键作用。现在,在弗劳恩霍夫研究人员的一项开发中,一种新型的微反应器不仅可以使这些试剂的反应更快,更安全,而且可以生产出更纯净的产品。而且,新的微反应器具有可扩展性,并且可以灵活操作。

当今许多药物,香料和调味剂都是通过与格利雅试剂的反应来生产的。这些化合物发现于100年前,是提供在碳原子之间建立化学键的最有效方法之一。在前50种活性药物成分中,十分之一的合成途径包括一种或多种格氏反应。但是,这有一个缺点:根据反应的类型,可能要花一些时间才能使反应正确开始-并且一旦反应完成,反应会很快产生大量热量,然后必须将其散掉。为了限制热量的产生,仅将试剂以有限的部分添加到连续搅拌釜反应器中。然而,这延长了反应时间,在此期间可能形成许多副产物。例如,应该

连续过程控制:更快,更安全,更清洁

美因茨弗劳恩霍夫大学微工程与微系统研究所IMM的研究人员现已成功消除了这些问题。Fraunhofer IMM研究员Gabriele Menges-Flanagan博士解释说:“我们已经用流动反应器代替了大型连续搅拌釜反应器。” “这意味着我们可以充分利用反应的力量,而且仍然可以很好地控制温度。” 该方法具有许多优点。而在连续搅拌釜反应器中,该反应需要很长时间。在流动反应器中,整个试剂在几分钟之内就被转化了。此外,产品纯度更高,可以根据需要调整生产量。换句话说,该过程不仅更快,更安全,而且还提供了更清洁的产品。

这些优点归结于反应堆的设计。在流动反应器内部,反应物(通常是有机溴化物或氯化物)被泵送经过镁屑床。反应器中大量的镁屑可确保反应正常进行,然后以可控方式进行。同样重要的是反应堆的几何形状,该反应堆具有双层蒙皮的圆柱体,并通过连续的油流在内部和外部蒙皮上进行冷却。这确保了反应中的热量得以快速而有效地散发,从而不仅增强了安全性,而且还抑制了不良副产物的产生。反应物和产物都以短停留时间流过反应器的事实也抑制了副反应。这有两个原因:一方面,反应物迅速转化为产物;另一方面,该产物连续流过反应器-而不是像过去那样在连续搅拌釜式反应器中与反应物一起游动。换句话说,两者之间发生副反应的机会要少得多。

可扩展且灵活的试验工厂

研究人员已经建立了一个中试工厂,该工厂每小时可转换多达20升反应物溶液。根据所需产品的数量,该操作可以短期运行,也可以连续运行。如果需要更大数量的产品,另一种选择是将多个反应器模块一起运行。当前的中试工厂由四个这样的模块组成,标志着在提高产量并最终实现工业规模生产的过程中处于重要的过渡阶段。Fraunhofer的研究人员已经与行业合作伙伴进行了初步的可行性研究。Menges-Flanagan证实:“从实验室规模到中试工厂,行业反馈已为整个开发过程提供了信息。” 她还说一个试点项目 在一年左右的时间里与来自行业的客户进行交流是可行的。

从长远来看,该设备不仅适合于形成任何可能类型的格氏试剂,而且还应证明适合于合成锌的有机金属化合物。实际上,研究人员已经在实验室规模上进行了此类反应。使用新的反应器,应该有史以来第一次可以灵活地扩展这些反应。

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