在連續(xù)流工藝開發(fā)過(guò)程中,反應(yīng)介質(zhì)與微反應(yīng)器材質(zhì)有可能發(fā)生反應(yīng),或者有著嚴(yán)重的腐蝕。對(duì)于連續(xù)流工藝開發(fā),有時(shí)反應(yīng)器材質(zhì)的選擇是工藝成功的因素之一。
研究背景:在2021年OPR&D雜志上報(bào)道了:高溫下肼縮合反應(yīng)的連續(xù)流工藝的研究。與傳統(tǒng)的間歇工藝相比,該方法可以更安全、并可以更好的控制雜質(zhì)。研究中,作者發(fā)現(xiàn)微反應(yīng)器材質(zhì)對(duì)反應(yīng)收率有著很大的影響。并且,溶劑選擇對(duì)連續(xù)流工藝的成功至關(guān)重要。
微反應(yīng)器材質(zhì)及溶劑對(duì)反應(yīng)的影響:
1、不銹鋼316/316L管式反應(yīng)器的連續(xù)流工藝探討:
2的甲醇流與甲醇中的水合肼一起流入預(yù)熱溫度為150°C的316LSS管式反應(yīng)器,經(jīng)過(guò)20分鐘反應(yīng)后,進(jìn)入降溫單元再接后處理。結(jié)果反應(yīng)混合物的過(guò)程控制(IPC)顯示背壓調(diào)節(jié)器(BPR)釋放大量氣體,轉(zhuǎn)化率為60%。增加水合肼的停留時(shí)間或當(dāng)量并不能提高轉(zhuǎn)化率。
經(jīng)分析由于不銹鋼316/316L管不適合在高溫下處理水合肼溶液,因其鉬含量高,會(huì)顯著降低肼的分解溫度。所以肼在高溫下與不銹鋼流動(dòng)反應(yīng)器不兼容。
2、聚四氟乙烯泵頭進(jìn)料,PFA材質(zhì)的盤管反應(yīng):
研究者選擇使用聚四氟乙烯作為水合肼的進(jìn)料泵,反應(yīng)器選用PFA材質(zhì)的盤管對(duì)該工藝進(jìn)行了研究。
將化合物2的2-甲基四氫呋喃(2-MeTHF)溶液和水合肼的乙醇溶液分別流過(guò)浸沒(méi)在70°C水浴的管道。1-2分鐘的停留時(shí)間后,兩股物料在三通混合器處混合,并流入放置在140°C的烘箱中的管道反應(yīng)器(停留時(shí)間20-60分鐘)。然后經(jīng)過(guò)冷卻管道冷卻后,通過(guò)背壓閥(BPR)后從連續(xù)流反應(yīng)器系統(tǒng)中流出,出料口設(shè)有過(guò)程控制樣品(IPC)取樣口。
在理想條件下,使用了1.4當(dāng)量的水合肼,停留時(shí)間30分鐘,在兩次100g規(guī)模運(yùn)行,得到>99%的LC純度和幾乎100%的LC收率。
康寧微反應(yīng)器選用了康寧特種玻璃和化學(xué)穩(wěn)定性的康寧Unigrain™碳化硅(SiC)材質(zhì)??祵幏磻?yīng)器具有抗腐蝕、耐高溫高壓(-60-200℃,18個(gè)大氣壓),適用于多種化學(xué)反應(yīng)。