Mikrokanálový reaktor – Kontinuální Pinnickova oxidace s podporou mikrokanálového reaktoru – Bezpečná a vysoce účinná syntéza za pouhé 3 minuty
Pinnickova oxidace ve farmaceutické a jemné chemické syntéze
Pinnickova oxidace se široce používá ve farmaceutické a chemické výrobě díky své vynikající toleranci k funkčním skupinám, zejména pro oxidaci α,β-nenasycených aldehydů na odpovídající karboxylové kyseliny . Při provádění v konvenčních dávkových reaktorech však tento proces čelí značným výzvám, včetně bezpečnostních rizik, úzkých provozních oken a omezené účinnosti.
Průlom v kontinuálním toku pomocí mikrokanálových reaktorů
Výzkumný tým vedený profesorem Yifeng Zhou z Čínské univerzity Jiliang oznámil v časopise Journal of Flow Chemistry významný pokrok, když demonstroval kontinuální Pinnickovu oxidaci při 120 °C a 4 MPa za použití mikrokanálového reaktoru Shenshi (HZSS WRC00820) .
Reakční doba se zkrátila z několika hodin na 3 minuty , čímž se dosáhlo 95,6% výtěžku bez použití drahých fosfátových pufrovacích solí, což zdůrazňuje výhody intenzifikaci procesu.
Reakční mechanismus a řízení dráhy
Jako modelová reakce byla zvolena syntéza kyseliny krotonové z krotonaldehydu. Oxidace probíhá přes kyselinu chloristou , která vzniká in situ z chloritanu sodného za kyselých podmínek.
Mechanistické úvahy
- Tvorba pětičlenného cyklického meziproduktu adicí kyseliny chloristé.
- Pericyklická fragmentace s přenosem vodíku.
- Uvolňování kyseliny chlorné (HOCl) jako reaktivního vedlejšího produktu.
Pro potlačení vedlejších reakcí vyvolaných HOCl je zapotřebí zhášecí činidlo. Mezi běžně používanými zhášecími činidly poskytuje peroxid vodíku optimální rovnováhu mezi nákladovou efektivitou a jednoduchostí následného zpracování.
Jiskrová bezpečnost a intenzifikaci procesů
Technologie kontinuálních mikroreakcí umožňuje bezpečnou manipulaci s vysoce exotermickými reakcemi, při kterých se uvolňuje plyn a které zahrnují nestabilní meziprodukty. Zvýšený přenos tepla a hmoty umožňuje provoz za podmínek, které nejsou v konvenčních dávkových reaktorech dosažitelné.
Vývoj procesů a nepřetržitý provoz
Reakční teplota, koncentrace a poměry vstupních surovin byly systematicky optimalizovány. Doba zdržení byla přesně řízena nastavením průtoku a číslováním reaktorů (objem jednoho reaktoru: 8,2 ml ).
Konfigurace kontinuálního toku
Tři vstupní proudy – krotonaldehyd v acetonitrilu, vodný chlornan sodný a roztok peroxidu vodíku – byly rychle smíchány a zavedeny do mikrokanálového reaktoru Shenshi.
Tlak v systému byl udržován na hodnotě 4 MPa s minimální odchylkou doby zdržení i přes vývoj plynu.
Závěr
Tato studie ukazuje, že technologie mikroreaktorů s kontinuálním průtokem může transformovat Pinnickovu oxidaci – reakci tradičně omezenou bezpečností a škálovatelností – na bezpečný, efektivní a průmyslově životaschopný proces .
Výsledky stanovují nový standard pro oxidaci α,β-nenasycených aldehydů a zdůrazňují roli mikrokanálových reaktorů v rozvoji výroby zelených chemikálií.
O Shenshi
Společnost Hangzhou Shenshi Energy Conservation Technology Co., Ltd. (SHENSHI), založená v roce 2005, je high-tech podnik specializující se na energeticky úsporné technologie přenosu tepla a mikroreakční technologie. Jako průkopník v oblasti nízkouhlíkového tepelného managementu navrhuje a vyrábí Shenshi vysoce výkonné výměníky tepla a mikroreaktory, které slouží odvětvím, jako je energetika, námořní a pobřežní inženýrství, vodík, farmaceutický průmysl a pokročilá výroba.
S řešeními nasazenými ve více než 40 zemích se společnost Shenshi zavázala poskytovat spolehlivé, efektivní a udržitelné tepelné technologie pro náročné průmyslové aplikace.
