【案例】极具性价比的双键还原氢化反应疑难解决

时间:2022-08-13 05:26:11 作者:乐鱼全站APP下载 来源:leyu乐鱼正版下载 朋昌

  氢化反应通常需在一定压力下进行,以增加氢气在溶剂中的溶解度及其在催化剂表面的吸附程度,如在高压釜内进行,存在一定操作危险性;如在板式反应器上进行,也面临最佳反应条件下收率过低等一系列问题困扰。

  这是近期我们了解到的某制药公司在新药研发项目中面临困难和挑战,因该项目中涉及多步骤氢化反应,其中关键一步氢化反应难以用其他反应方式替代,实验经历之路曲折,在综合多种方案考虑后,认为直接用氢气加氢的方法是最快捷、方便的方式,但加氢反应过程的安全和风控困难重重。

  该项目氢化反应首选使用钯作为催化剂反应,发现反应后会有大量副产物,且很难得到想要的产物,在筛选了大量不同的催化剂后,最终发现用20%的氢氧化钯作为催化剂是效果最好的,缺点是此催化剂使用成本非常高,以下是两种典型的失败案例:

  该反应在使用反应釜用氢氧化钯为催化剂进行反应时,低压下(2MPa)几乎不反应,高压4MPa以上才会有反应,为了避免高温(温度超过50℃会有大量副产物),一般使用4.5~6MPa的反应压力。失败!

  在板式反应器上进行过实验后发现:在压力允许条件下(碳化硅、玻璃材质的板式反应器耐压不高,一般最高不会超过4MPa),最佳反应条件下收率只有70%不到,催化剂成本过高。失败!

  1. 因温度超过50℃会有大量副产物,为了避免高温,一般使用4.5~6MPa的反应压力,这对于反应釜来说压力过高,且加氢为强烈的放热反应,氢气在高温高压下与钢体接触,钢的碳分子易与氢气发生反应生成碳氢化合物,使钢制设备强度降低,发生氢脆;操作安全风险非常高。

  2. 釜式加氢在最佳反应条件下,反应后转化率99%以上,但是收率只有约40%。

  3. 板式反应器中,催化剂随着反应液在设备内流动,需要随时提防反应器堵塞的问题,同时反应完后需要对催化剂进行过滤、清洗过程耗时较长,催化剂在吸附有机物后,存在火灾风险。

  4. 板式反应器的碳化硅、玻璃材质耐压不高,一般最高不会超过4MPa,也面临压力不够的问题,同时,钯残留去除的方法存在产品损失大、溶剂使用有限制等问题。

  该反应在H-FLOW全自动加氢反应仪上进行了相关实验,用时9小时,期间不仅完成了两次实验前的准备工作,还摸索试验了十余个不同的反应条件,(包含清洗催化剂、设备等时间),研发效能极大提升,这对于产品、团队与公司的价值不言而喻。

  H-FLOW全自动加氢反应仪实验结果表明,该氢化反应最佳条件为压力5MPa,室温下反应产物收率高达90%。如果进一步优化条件,还可以得到更高的收率。

  H-FLOW全自动加氢反应仪适用于实验室内加氢工艺开发及催化剂快速筛选,同时,高通量版可实现通风橱内加氢产品公斤级定制生产。

  6、 200℃ 最高反应温度和 10MPa 最高系统工作压力,适合广泛的加氢应用。

  10、可搭载 在线 紫外 - 可见、傅里叶中红外检测器,可实现实时在线、可选装 在线 样品自动采样器,可定时对加氢产物取样,省去人工取样困扰。

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