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【案例】連續加氫脫保護:3分鐘反應完成,催化劑成本大降

 發布時間:2022-05-16 點擊量:2460

清華大學張吉松教授分享:

微反應連續加氫案例之一:脫保護



在制藥和精細化工領域中,保護與脫保護反應是常見的一種有機合成方法。加氫反應在醫藥合成反應類型中約占3%,常用于脫Bn和Cbz,通??衫么呋託浞▽⑵涿摮?。傳統采用高壓加氫間歇釜工藝存在氣液傳質效率低,操作安全性差,氫解效率低等問題,長期以來備受用戶詬病。

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加氫反應痛點





反應效率低,時間特別長,時長12h—72h,催化劑昂貴,通常使用10—20%Pd(OH)2/C


連續微反應加氫技術具有過程安全性高、反應時間短和催化劑成本低等特點,相比傳統的釜式加氫具有明顯優勢。

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清華大學張吉松教授應歐世盛(北京)科技有限公司之邀,分享了一例應用連續微反應加氫技術和設備進行的脫保護案例顯示:采用連續微反應加氫技術進行非均相催化加氫脫保護,可以利用其較高的氣液傳質效率和平推流特性實現高選擇性脫保護,并顯著縮短反應時間;


使用連續加氫微反應器可以讓脫保護反應的催化劑成本降低至原先的10-30%,同時反應時間大幅縮短,基本上3-4分鐘可以完成反應,最主要的是安全性大幅度提高,5L的微反應器相當于2000L加氫釜的生產能力。


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傳統加氫釜VS連續流動化學與微反應器

傳統加氫釜:


傳統的催化加氫脫保護反應一般選擇配有攪拌槳的高壓間歇加氫釜為反應器,存在氣液傳質效率低、反應時間長等問題,有些較難脫除的芐基甚至需要72 h才能完成。


連續流動化學與微反應器


連續微反應加氫技術是連續流動化學與微反應器技術的結合體,它的出現為實現高效、綠色且可持續的有機化學合成提供了可能。該技術利用微通道的優勢增加氣液固三相界面接觸面積,極大強化了多相傳質和傳熱,并顯著縮短反應時間到分鐘級甚至秒級。


連續流動化學與微反應器技術的優勢

催化劑成本大幅度降低 轉化更高效

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金屬鈀因吸氫性能好、催化活性高、產物選擇性好等優勢已成為主流的脫芐基催化劑,也是目前芐氧羰基脫保護的催化劑。但是其成本較高,反應過程中用量大,對許多用戶來說都是頭疼的問題。


連續微反應加氫技術是連續流動化學與微反應器技術的結合,跟實驗室250ml加氫釜比較:微反應器用時1.9分鐘,轉化率達63%,反應時間大大縮短,催化劑的成本大幅度降低至原先的10-30%,同時,安全性大幅度提高。在某項目中實踐后發現,5L的微反應器相當于2000L加氫釜的生產能力。


張吉松教授通過對反應機理和催化劑機理研究,可以進一步將催化劑負載量降為1-2%,部分反應也可以很好的進行,壽命也可以達到原先150-200小時。


負載量低加上壽命長使得催化劑成本在原來的基礎上繼續大幅度降低。隨著對機理認識的加深,張教授團隊開發了催化劑再生的方法,在某項目里,催化劑再生了2次,每次再生完都可以再用100多小時,脫芐的催化劑成本降到了不可想象的地步。


可見,連續微反應加氫技術是一種原子經濟且高效綠色化的合成手段,未來會帶來無限的驚喜可能。



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 歐世盛H-FLOW全自動加氫反應儀       

歐世盛H-FLOW全自動加氫反應儀

目前,歐世盛H-FLOW全自動加氫反應儀已經可以實現智能化、通用性、高效性、安全性、低成本加氫反應,自2019年5月以來,歐世盛(北京)科技有限與清華大學合作開發出了H-FLOW全自動加氫反應儀,得到了藥明康德、康龍化成、科倫制藥等諸多用戶的高度認可。


H-FLOW全自動加氫反應儀適用于實驗室內加氫工藝開發及催化劑快速篩選,同時,高通量版可實現通風櫥內加氫產品公斤級定制生產。



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歐世盛H-FLOW全自動加氫反應儀


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優勢特點>>
1、可與氫氣鋼瓶直接連接,也可選配高壓高純氫氣發生器;
2、整個加氫過程全流程控制,避免批次間差異。
3、加氫過程強化,反應時間縮短至3min內。
4、反應器體積小,裝置具有本質安全屬性。
5、預留取樣口,可實現mg級反應。
6、200℃最高反應溫度和10MPa最高系統工作壓力,適合廣泛的加氫應用。
7、取樣口裝置可實現反應體系樣品的實時取樣。
8、高通量版本可實現公斤級產品定制。
9、設備體積小,可放置在通風櫥內工作。
10、可搭載在線紫外 - 可見、傅里葉中紅外檢測器,可實現實時在線監測及分析。
11、可選裝在線樣品自動采樣器,可定時對加氫產物取樣,省去人工取樣困擾。
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