Pro und kontra Strömungsreaktoren in der Synthese

Abstract

In der chemischen und pharmazeutischen Industrie gibt es Bestrebungen, Produktionsverfahren – wo immer möglich – vom Batchbetrieb auf kontinuierliche Verfahren umzustellen. Diese Entwicklung hat Auswirkungen auf die Synthesechemie jeglicher Größenskala, vom Labormaßstab bis hin zu großtechnischen Anlagen. Dieser Aufsatz diskutiert die Vor‐ und Nachteile von Batch‐Reaktoren und Mikroströmungsreaktoren für die Durchführung chemischer Synthesen im Labor.

The Molecular Industrial Revolution: Automated Synthesis of Small Molecules

“…[40] Other groups have also recently emphasized the advantages of combining batch and continuous flow synthesizers. [41–43] …”

Kontinuierliche Durchflussverfahren: ein Werkzeug für die sichere Synthese von pharmazeutischen Wirkstoffen

“…Die Vorteile des kontinuierlichen Durchflussbetriebs werden jedoch zunehmend auch von der pharmazeutischen Industrie geschätzt, und deshalb beginnt jetzt eine wachsende Zahl von Wissenschaftlern -v on Forschungschemikern in akademischen Einrichtungen bis zu Prozesschemikern und Chemieingenieuren in pharmazeutischen Unternehmen -, kontinuierliche Durchflusstechnologien stärker routinemäßig zu nutzen. [1][2][3][4][5][6][7] Ein faszinierendes aktuelles Beispiel von industrieller Bedeutung ist die Ent-wicklung einer kontinuierlichen End-to-End-Produktionsanlage für die Herstellung von Aliskiren durch das Novartis-MIT Center for Continuous Manufacturing. [8] Alle Syntheseschritte,T rennungen, Kristallisationen, Tr ocknung und Formulierung des finalen pharmazeutischen Produkts wurden in einem durchgängigen, vollkontinuierlichen Verfahren durchgeführt.…”

“…[13] Wichtig ist, dass durch den außergewçhnlichen Wärmeaustauschgrad der Mikroreaktoren die Ausbildung von Überhitzungszonen, Te mperaturgradienten oder Wärmestau und eine damit einhergehende Verringerung der Reaktionsselektivität, selbst bei schnellen und stark exothermen Reaktionen, unterbunden werden. [3,4] Außerdem ermçglicht das hervorragende Wärme-und Stoffübergangsverhalten von Mikroreaktoren, zusammen mit der Tatsache,d ass die Umsetzung entlang der Länge des Reaktionskanals abläuft, eine präzise Steuerung der Verweilzeit der Zwischenprodukte oder Produkte,m itunter bis zum Mikrosekundenbereich hinunter, durch thermisches oder chemisches Quenchen der Lçsung (Abbildung 1). [14] Synthesen, die vorher aus Sicherheitsgründen "verboten" waren, oder auch Umsetzungen, die einfach nicht diskontinuierlich ausgeführt werden konnten, sind so mit relativ geringem Risiko beherrschbar.…”

Gas–Liquid Segmented Flow Microfluidics for Screening Copper/TEMPO‐Catalyzed Aerobic Oxidation of Primary Alcohols

“…One possibility is to operate outside the flammability limits of the solvent/reactants [15] or to use the safety advantages of flow chemistry already demonstrated for highly reactive chemical processes. [16,17] While the composition and temperature of the gas phase in microreactors are generally far above the flammability limits, the small dimensions of the channels prevent explosion as demonstrated for the H 2 /O 2 reaction. [18] The assumption of inherent safety was recently mitigated by investigations showing that an explosion could propagate through the microreactor.…”

“…Microreactors and continuous flow technology in general represent an important opportunity towards greener chemical production. [17] One of the main advantages of continuous flow processing is the enhanced heat and mass transfer characteristics in particular for biphasic reactions. Gas-liquid reactions have been dramatically improved using gas-liquid segmented flows (Taylor flow pattern) owing to an enhanced mass transfer of gaseous reactants into the liquid phase due to of the recirculation within the liquid slugs.…”