Mikrofluidní reaktory pro chemickou syntézu

Abstract

Hlavním tématem diplomové práce bylo převedení vsádkově prováděné N-alkylační reakce do kontinuálního režimu. Zkoumanou N-alkylační reakcí byla přeměna methylesteru kyseliny 10α-methoxydihydrolysergové na methylester kyseliny 1-methyl-10α- methoxydihydrolysergové. Reakce se využívá ve farmaceutickém průmyslu při výrobě Nicergolinu, který je účinným lékem pro pacienty trpící demencí či Alzheimerovou chorobou. Tato methylační reakce probíhá ve dvou vzájemně nemísitelných kapalných fázích. Ke zvýšení rychlosti reakce je využíváno katalýzy fázovým přenosem, která umožňuje průběh reakce v celém objemu organického rozpouštědla, nejen na fázovém rozhraní. Tato N-alkylační reakce je exotermní a probíhá s vysokou rychlostí. Motivací k převedení reakce do kontinuálního uspořádání je lepší kontrola a řízení reakce a vyšší bezpečnost provozu z důvodu intenzivnějšího odvodu reakčního tepla a manipulace s menšími objemy reakčních komponent. Práce se specificky zabývá vlivem reakčních podmínek na průběh reakce v mikrofluidním reaktoru a jejich optimalizací. Pro provedení reakce v průtočném uspořádání byl nejprve zvolen skleněný mikročipový reaktor se schopností produkce gramových množství látky za hodinu. V tomto uspořádání bylo provedeno několik sérií experimentů. Byl sledován stupeň konverze výchozí látky,...

The main topic of the Diploma Thesis is the conversion of the batch N-alkylation reaction into a continuous regime. It is the reaction of 10α-methoxydihydrolysergic acid methyl ester to 1-methyl-10α-methoxydihydrolysergic acid methyl ester. It represents one step in the industrial synthesis of Nicergoline, a pharmaceutical used for senile dementia treatment. This methylation reaction is performed in two immiscible liquid phases. Phase-transfer catalysis is used to increase the efficiency of the reaction, which allows the reaction to proceed in the entire volume of the organic solvent, not only at the phase interface. The reaction is rapid, with an exothermic character. The advantages of continuous arrangement are better control of the reaction, increased operational safety due to handling smaller volumes of reaction components, and more intensive removal of heat of the reaction. The Thesis deals with the influence of reaction conditions on the course of the reaction in a microfluidic reactor. The glass microchip reactor was chosen to perform the reaction in a flow arrangement. This reactor could produce up to grams of the product per hour. Several series of experiments were performed on this apparatus. The conversion of the starting material, and selectivities to the product and the side products...