-
Thông tin E-mail
sales@morotchem.com
-
Điện thoại
19884159221
-
Địa chỉ
Khu công nghiệp y tế Iviane, quận Yu Hang, Hàng Châu, Chiết Giang
Về chúng tôi
Hangzhou Borealis Chemical Technology Co., Ltd
Phenylethylone α bromide khuếch đại thông lượng cao và kỹ thuật số song sinh được xây dựng theo mô-đun cho mảng microreactor
Ngày:2025-11-18Đọc:0
Với sự phổ biến ngày càng tăng của công nghệ microreactor trong hóa học hữu cơ tổng hợp, nhiều lợi thế của nó đã được làm nổi bật, chẳng hạn như tốc độ trộn nhanh hơn, truyền nhiệt hiệu quả hơn và giữ chất lỏng thấp cho các chất trung gian nguy hiểm, có thể cung cấp năng suất và tính chọn lọc tốt hơn. Điều này cho phép các microreactor thể hiện một lợi thế khác biệt trong việc xử lý các chất trung gian hoạt động cao, phản ứng mất kiểm soát nhiệt dễ dàng và tổng hợp các hạt nano nhiệt độ cao. Tuy nhiên, mặc dù hóa học dòng chảy liên tục có những lợi thế đáng kể so với quá trình loại nồi hấp truyền thống, hầu hết các nhà hóa học hữu cơ vẫn quen với việc sử dụng thiết bị phòng thí nghiệm truyền thống trong các thí nghiệm hàng ngày. Do đó, nghiên cứu này nhằm mục đích chuyển đổi phản ứng hữu cơ phổ biến - phản ứng alpha-bromide của phenylethone - từ quá trình phản ứng kiểu nồi hấp truyền thống sang quá trình dòng chảy liên tục. Sự chuyển đổi này không chỉ giúp mở rộng kiến thức về các phản ứng hữu cơ dựa trên dòng chảy liên tục, mà còn có thể cung cấp một phương pháp tổng hợp có năng suất cao hoặc độ tinh khiết cao cho các ứng dụng công nghiệp nhỏ và phòng thí nghiệm, đặc biệt là khi sử dụng chất nền đắt tiền hoặc có yêu cầu cao về độ tinh khiết và năng suất của sản phẩm.
Tổng quan về sơ đồ thử nghiệm
Nghiên cứu này đã thử nghiệm với một nền tảng microreactor thương mại, thiết kế hai giải pháp dự trữ có chứa chất nền ketone và thuốc thử bromua, chọn vòng 1,4-dioxyhexacyclic làm dung môi để tránh bốc hơi hơi bromua độc hại và ăn mòn. Phạm vi ảnh hưởng của ba tham số thử nghiệm (nhiệt độ, tỷ lệ mol của brom so với chất nền và thời gian phản ứng) đối với tốc độ chuyển đổi chất nền đã được xác định bằng thí nghiệm sàng lọc tham số đơn biến. Các thí nghiệm được tối ưu hóa với 60 điểm dữ liệu được thiết kế bằng cách sử dụng thuật toán D-tiêu chuẩn, giả định phản ứng lập phương cho tất cả các tham số, chuẩn bị và tiến hành thí nghiệm tự động thông qua công cụ FlowScreen của FutureChemistry và phân tích tất cả các mẫu bằng GC, xử lý dữ liệu và mô hình phản ứng phù hợp với phần mềm FlowFit. Để ức chế hành vi tự xúc tác, axit hydrobromic tương đương 0,5 (dung dịch axit axetic) đã được thêm vào dung dịch dự trữ A, với kết quả thí nghiệm lặp lại đạt được. Đồng thời, phương pháp dập tắt được thiết kế, sử dụng 2-methoxypropylene làm chất dập tắt để kiểm soát thời gian phản ứng tốt.
Phản ứng α-bromide với nội dung nghiên cứu là phenylethone có tầm quan trọng trong hóa học hữu cơ và có thể cung cấp một con đường thuận tiện để tổng hợp xeton mono-alpha-thay thế và một loạt các hợp chất dị vòng. Nghiên cứu này đã chuyển đổi thành công phản ứng này từ một quá trình không liên tục đã biết sang một quá trình dòng chảy liên tục và đạt được năng suất 99% thông qua tối ưu hóa D và xác minh khuếch đại tiếp theo. Nội dung nghiên cứu cụ thể bao gồm:
1) Thiết kế hệ thống microreactor, chứa hai dung dịch phản ứng của chất nền ketone và thuốc thử bromua, và dung môi thích hợp đã được chọn;
2) thí nghiệm sàng lọc thông số biến đơn, xác định phạm vi thông số của nhiệt độ, tỷ lệ mol của brom với chất nền và thời gian phản ứng;
3) phân tích đa biến và tối ưu hóa thí nghiệm, sử dụng D-thuật toán thiết kế tối ưu hóa thí nghiệm, xác định điều kiện phản ứng;
4) Ức chế hành vi tự xúc tác và thiết kế phương pháp dập tắt để cải thiện khả năng lặp lại và kiểm soát phản ứng;
5) Chuẩn bị tổng hợp quy mô, xác minh điều kiện phản ứng trong hệ thống microreactor quy mô lớn hơn, tổng hợp các hợp chất mục tiêu.
1) Xác định điều kiện phản ứng
bởi D-Tối ưu hóa thiết kế thí nghiệm và phân tích dữ liệu, xác định điều kiện phản ứng của phản ứng phenylethylone alpha-bromide ở nhiệt độ 20 ° C, tỷ lệ mol giữa brom và cơ chất 1,5: 1, thời gian phản ứng 60 giây. Trong điều kiện này, chọn lọc phản ứng là tốt, Không có sản phẩm phụ được phát hiện, năng suất của các sản phẩm monobromide đạt 99%, năng suất không gian và thời gian đạt 0,26 kg/m³/s, tương đương với 0,24 kg/m³/s của quá trình loại nồi hấp trung gian tài liệu, đáp ứng các yêu cầu về năng suất cao và độ tinh khiết cao của các ứng dụng công nghiệp nhỏ và phòng thí nghiệm.
Tối ưu hóa mô hình phản ứng thí nghiệm
2. Ức chế hành vi tự xúc tác
Các nghiên cứu đã phát hiện ra rằng phản ứng phenylethylone alpha-bromide có đặc tính tự xúc tác, nghĩa là axit hydrobromic được tạo ra bởi phản ứng đẩy nhanh quá trình phản ứng. Bằng cách thêm 0,5 tương đương axit hydrobromic (dung dịch axetic) vào dung dịch phản ứng A, điều kiện xúc tác được giới thiệu ngay từ đầu phản ứng, hành vi tự xúc tác được loại bỏ một cách hiệu quả và khả năng lặp lại của kết quả thí nghiệm được cải thiện đáng kể, đảm bảo tiến hành trơn tru thí nghiệm tối ưu và thu được kết quả chính xác.
3. Hiệu quả của phương pháp dập tắt
Phương pháp dập tắt sử dụng 2-methoxypropylene làm chất dập tắt đã được thiết kế và xác minh, có thể tiêu thụ hiệu quả brom dư thừa mà không ảnh hưởng đến kết quả của phản ứng chính. Phương pháp này đáp ứng các yêu cầu về tốc độ phản ứng nhanh, không can thiệp vào phản ứng chính và không ảnh hưởng đến phân tích. Nó đạt được sự kiểm soát chính xác thời gian phản ứng. Nó cung cấp một phương tiện đáng tin cậy để đo lường chính xác tốc độ chuyển đổi phản ứng và năng suất sản phẩm. Nó giúp nghiên cứu sâu hơn về động lực phản ứng và tối ưu hóa các điều kiện phản ứng.
4. Tính khả thi tổng hợp của quy mô chuẩn bị
Các điều kiện phản ứng được tối ưu hóa đã được xác minh trong các hệ thống microreactor quy mô lớn hơn, với 1,07g monobromogenic sản phẩm được tổng hợp thành công với độ chọn lọc phản ứng trên 98%. Quá trình dòng chảy liên tục này đã được chứng minh là có thể được khuếch đại suôn sẻ từ quy mô nhỏ trong phòng thí nghiệm đến quy mô chuẩn bị, đạt được chuyển đổi hiệu quả từ tối ưu hóa sang sản xuất thực tế, đặt nền tảng cho các ứng dụng công nghiệp, đồng thời chứng minh tiềm năng và lợi thế của công nghệ microreactor trong hóa học tổng hợp.
5. Lợi thế quá trình dòng chảy liên tục
Công nghệ microreactor dòng chảy liên tục cho thấy những lợi thế đáng kể trong phản ứng benethylone alpha-bromide so với quá trình loại nồi hấp truyền thống. Mô hình phản ứng dòng chảy liên tục của nó, không chỉ cải thiện sự an toàn của phản ứng, đặc biệt là đối với việc xử lý brom độc hại và ăn mòn an toàn hơn và đáng tin cậy; Tự động hóa và kiểm soát chính xác quá trình phản ứng cũng đạt được, giảm lỗi hoạt động của con người và cải thiện tính lặp lại và ổn định của kết quả thí nghiệm; Đồng thời, giảm đáng kể thời gian phản ứng, cải thiện hiệu quả phản ứng, giảm chi phí sản xuất và lãng phí tài nguyên, hỗ trợ mạnh mẽ cho việc tăng năng suất không gian và thời gian, phù hợp hơn với tổng hợp hóa học hiện đại về hiệu quả cao, an toàn, bảo vệ môi trường và kinh tế.
6. Tiềm năng khuếch đại quy trình
Nghiên cứu cho thấy rằng bằng cách tăng thêm nồng độ chất phản ứng hoặc phát triển các chất xúc tác hiệu quả hơn, hứa hẹn sẽ đạt được các quy trình tăng cường hơn, tăng hơn nữa năng suất không gian và thời gian và hiệu quả sản xuất, giảm chi phí sản xuất và mở rộng tiềm năng ứng dụng của quy trình dòng chảy liên tục này trong sản xuất công nghiệp quy mô lớn hơn, cung cấp công nghệ sản xuất cạnh tranh hơn cho các lĩnh vực như hóa chất tinh chế và tổng hợp dược phẩm.
Tạp chí Journal of Flow Chemistry
作者： René Becker, Sebastiaan (Bas) A.M.W. van den Broek, Pieter J. Nieuwland, Kaspar Koch và Floris P.J.T. Rutjes