Региональный инжиниринговый центр в области микрореакторного синтеза АФС (РИЦ АФС) разрабатывает уникальные технологии химического синтеза АФС и полупродуктов, принципиально отличающиеся от традиционных. Центр оснащен установками лабораторного и пилотного уровней для внедрения и развития технологий непрерывных проточных реакций. В материале описана проточная технология синтеза, её применение, преимущества, типы реакций.
11 марта РИЦ АФС проводит бесплатный вебинар «Особенности применения непрерывного проточного химического синтеза». Программа и регистрация по ссылке .
Микрореакторный синтез химических соединений
Технология микро- и миллиреакторного синтеза с использованием реакторов проточного типа – молодая, динамично развивающаяся технология получения веществ путем реализации синтеза в непрерывном потоке. Суть проточной технологии получения веществ состоит в том, что реакция протекает в небольшом объеме проточной ячейки, в которую непрерывно с определенными скоростями вводятся реагенты, которые за время нахождения внутри реакционной ячейки успевают прореагировать между собой и на выходе из реактора получается продукт реакции в виде раствора в соответствующем растворителе.
Проточный синтез может быть реализован в самых разнообразных областях химии, но наибольшее применение он нашел в тонком органическом синтезе и в получении активных фармацевтических субстанций (АФС). Современная проточная химия стала активно развиваться с начала 2000-х годов, в настоящее время наблюдается её бурное развитие.
Рисунок 1. Собранная реакторная установка на основе MMRS системы и реактора Miprowa®
Преимущества проточной химии
Ключевое отличие реакторов проточного типа от классических емкостных реакторов заключается в ламинарности движения потоков флюидов (жидкость и газы). Ламинарность потока определяется числом Рейнольдса (Re), которое прямо пропорционально скорости потока, диаметру канала и плотности жидкости, и обратно пропорционально вязкости жидкости.
Re = ρ·ω·dн /η
- ρ — плотность среду, кг/м3
- ω – скорость, м/с
- dн – гидравлический метр, м
- η – кинематическая вязкость среды, Па·с
При значении ρ ~ 1000 кг/м3 , ω ≤ 2 м/с, η ≥ 10-3 Па·с и dн ≤ 10-3 м значение Re ≤ 2000 и поток обычно ламинарный. При работе с флюидами, имеющими стандартные значения плотности и вязкости, возможно использование каналов диаметром до нескольких миллиметров без превышения критического значения числа Рейнольдса, при котором ламинарные режим переходит в турбулентный. Исходя из этого, использование каналов определяет высокоэффективное смешение реагентов в ламинарном потоке, обусловленное диффузией.
В классическом емкостном процессе смешение реагентов происходит в турбулентном режиме, в то время как реализация процесса в проточном исполнении обеспечивает ламинарный поток исключающий образование локальных температурных зон и градиентов концентраций реагентов. Эффективное диффузное смешение реагентов определяет
высокую селективность реакции и, как следствие, значительное снижение побочных продуктов и примесей. В большинстве реакторов проточного типа используются статические смесители, обеспечивающие еще лучшее смешиванием реагентов.
Таким образом мы подошли к первому преимуществу проточной технологии синтеза по сравнению с классической – высокой скорости массобмена . За счет реализации эффективного массообмена в проточных реакторах, как правило, можно добиться сокращения времени протекания одной и той же реакции с нескольких часов в емкостном исполнении до нескольких минут в проточном исполнении.
Полностью статья на ФармПром.РФ