أكسدة بينيك ذات التدفق المستمر باستخدام مفاعل القنوات الدقيقة: تحقيق تخليق آمن وعالي الكفاءة في 3 دقائق فقط

أكسدة بينيك في تصنيع المستحضرات الصيدلانية والمواد الكيميائية الدقيقة

تُستخدم أكسدة بينيك على نطاق واسع في صناعة الأدوية والمواد الكيميائية الدقيقة نظرًا لتحملها الممتاز للمجموعات الوظيفية، وخاصةً في أكسدة الألدهيدات غير المشبعة ألفا وبيتا إلى الأحماض الكربوكسيلية المقابلة . ومع ذلك، عند إجرائها في مفاعلات الدفعات التقليدية، تواجه هذه العملية تحديات كبيرة تشمل مخاطر السلامة، ونطاقات التشغيل الضيقة، والكفاءة المحدودة.

اختراق التدفق المستمر باستخدام مفاعلات القنوات الدقيقة

أبلغ فريق بحثي بقيادة البروفيسور ييفنغ تشو من جامعة جيليانغ الصينية عن تقدم كبير في مجلة كيمياء التدفق ، حيث أظهر أكسدة بينيك المستمرة عند 120 درجة مئوية و4 ميجا باسكال باستخدام مفاعل قناة دقيقة من شينشي (HZSS WRC00820) .

تم تقليل وقت التفاعل من عدة ساعات إلى 3 دقائق ، مما أدى إلى تحقيق إنتاجية بنسبة 95.6٪ دون الاعتماد على أملاح الفوسفات عالية التكلفة، مما يسلط الضوء على مزايا تكثيف العملية.

آلية التفاعل والتحكم في المسار

تم اختيار عملية تخليق حمض الكروتونيك من الكروتونالدهيد كنموذج للتفاعل. وتتم عملية الأكسدة عبر حمض الكلوروز ، الذي يتولد في الموقع من كلوريت الصوديوم في ظل ظروف حمضية.

الاعتبارات الميكانيكية

• تكوين وسيط حلقي خماسي الأعضاء عن طريق إضافة حمض الكلوروز.
• التفتت الحلقي مع نقل الهيدروجين.
• إطلاق حمض الهيبوكلوروس (HOCl) كمنتج ثانوي تفاعلي.

لكبح التفاعلات الجانبية الناتجة عن حمض الهيبوكلوروس، يلزم استخدام مادة كاسحة. ومن بين المواد الكاشفة الشائعة الاستخدام، يوفر بيروكسيد الهيدروجين التوازن الأمثل بين الكفاءة الاقتصادية وسهولة المعالجة اللاحقة.

السلامة الجوهرية وتكثيف العمليات

تتيح تقنية التفاعلات الدقيقة ذات التدفق المستمر التعامل الآمن مع التفاعلات الغازية شديدة الحرارة التي تتضمن مركبات وسيطة غير مستقرة. كما يسمح تحسين نقل الحرارة والكتلة بالتشغيل في ظروف لا يمكن تحقيقها في المفاعلات الدفعية التقليدية.

تطوير العمليات والتشغيل المستمر

تم تحسين درجة حرارة التفاعل والتركيز ونسب التغذية بشكل منهجي. وتم التحكم بدقة في زمن الإقامة من خلال ضبط معدل التدفق وترقيم المفاعل (حجم المفاعل الواحد: 8.2 مل ).

خاتمة

توضح هذه الدراسة أن تقنية المفاعل الدقيق ذي التدفق المستمر يمكن أن تحول أكسدة بينيك - وهو تفاعل مقيد تقليديًا بالسلامة وقابلية التوسع - إلى عملية آمنة وفعالة وقابلة للتطبيق صناعيًا .

تُرسّخ النتائج معيارًا جديدًا لأكسدة الألدهيدات غير المشبعة α،β وتُسلط الضوء على دور مفاعلات القنوات الدقيقة في تطوير التصنيع الكيميائي الأخضر.