Ossidazione Pinnick a flusso continuo abilitata dal reattore a microcanali per ottenere una sintesi sicura e ad alta efficienza in soli 3 minuti
Ossidazione di Pinnick nella sintesi farmaceutica e chimica fine
L'ossidazione di Pinnick è ampiamente applicata nella produzione farmaceutica e di chimica fine grazie alla sua eccellente tolleranza ai gruppi funzionali, in particolare per l'ossidazione di aldeidi α,β-insature nei corrispondenti acidi carbossilici . Tuttavia, quando condotto in reattori discontinui convenzionali, il processo presenta notevoli sfide, tra cui rischi per la sicurezza, finestre operative ristrette ed efficienza limitata.
Svolta nel flusso continuo mediante reattori a microcanali
Un team di ricerca guidato dal professor Yifeng Zhou della China Jiliang University ha riportato un importante progresso sulla rivista Journal of Flow Chemistry , dimostrando l'ossidazione Pinnick a flusso continuo a 120 °C e 4 MPa utilizzando un reattore a microcanali Shenshi (HZSS WRC00820) .
Il tempo di reazione è stato ridotto da diverse ore a 3 minuti , ottenendo una resa del 95,6% senza dover ricorrere a costosi sali tampone fosfato, evidenziando i vantaggi dell'intensificazione del processo.
Meccanismo di reazione e controllo del percorso
Come reazione modello è stata scelta la sintesi dell'acido crotonico a partire dalla crotonaldeide. L'ossidazione avviene tramite acido cloroso , generato in situ da clorito di sodio in condizioni acide.
Considerazioni meccanicistiche
- Formazione di un intermedio ciclico a cinque elementi tramite addizione di acido cloroso.
- Frammentazione periciclica con trasferimento di idrogeno.
- Rilascio di acido ipocloroso (HOCl) come sottoprodotto reattivo.
Per sopprimere le reazioni collaterali indotte dall'HOCl, è necessario uno scavenger. Tra gli agenti quencher comunemente utilizzati, il perossido di idrogeno offre l'equilibrio ottimale tra economicità e semplicità di processo a valle.
Sicurezza intrinseca e intensificazione dei processi
La tecnologia di microreazione a flusso continuo consente la gestione sicura di reazioni altamente esotermiche che sviluppano gas e che coinvolgono intermedi instabili. Il trasferimento migliorato di calore e massa consente il funzionamento in condizioni irraggiungibili nei reattori batch convenzionali.
Sviluppo dei processi e funzionamento continuo
La temperatura di reazione, la concentrazione e i rapporti di alimentazione sono stati sistematicamente ottimizzati. Il tempo di residenza è stato controllato con precisione tramite la regolazione della portata e la numerazione dei reattori (volume di un singolo reattore: 8,2 mL ).
Configurazione a flusso continuo
Tre flussi di alimentazione (crotonaldeide in acetonitrile, clorito di sodio acquoso e soluzione di perossido di idrogeno) sono stati rapidamente miscelati e introdotti nel reattore a microcanali Shenshi.
La pressione del sistema è stata mantenuta a 4 MPa , con una deviazione minima del tempo di residenza nonostante lo sviluppo del gas.
Conclusione
Questo studio dimostra che la tecnologia dei microreattori a flusso continuo può trasformare l'ossidazione di Pinnick, una reazione tradizionalmente limitata da requisiti di sicurezza e scalabilità, in un processo sicuro, efficiente e industrialmente sostenibile .
I risultati stabiliscono un nuovo punto di riferimento per l'ossidazione delle aldeidi α,β-insature e sottolineano il ruolo dei reattori a microcanali nel progresso della produzione chimica ecologica.
A proposito di Shenshi
Fondata nel 2005, Hangzhou Shenshi Energy Conservation Technology Co., Ltd. (SHENSHI) è un'azienda high-tech specializzata in tecnologie di trasferimento termico e microreazione ad alta efficienza energetica. Pioniere nella gestione termica a basse emissioni di carbonio, Shenshi progetta e produce scambiatori di calore e microreattori ad alte prestazioni per settori quali l'energia, l'ingegneria navale e offshore, l'idrogeno, la farmaceutica e la produzione avanzata.
Con soluzioni distribuite in oltre 40 paesi, Shenshi si impegna a fornire tecnologie termiche affidabili, efficienti e sostenibili per applicazioni industriali impegnative.
