摘要

● 使用Vapourtec V-3泵實現(xiàn)催化劑和氫氣與底物的精確控制比例,； 

● 無需重新裝載固定床，快速篩選條件,； 

● 易于處理由固體,、液體和氣體組成的復雜流體,； 

● 在7bar下進行了16個實驗，耗時不到12小時,； 

● 使用異相催化劑進行選擇性加氫,，可用于多種產(chǎn)品。

在流動中的異相催化加氫

氫是地球上最輕的元素,，同時也是宇宙中極豐富的元素之一,。在化學合成領域，氫發(fā)揮著多重作用,，包括還原劑和氫源的角色,，以及催化劑在有機合成、能源轉化和環(huán)?；瘜W等方面的廣泛應用,，對這些領域產(chǎn)生著深遠的影響。

異相催化加氫是化學中使用較廣發(fā)的反應之一,，涉及到催化劑在不同相（通常是氣體和液體或固體）之間介導氫氣與有機物之間的反應,，提供了許多化合物的特別機理路線。然而，盡管進行了大量的技術開發(fā),，例如高壓釜,、密封管、并行催化劑篩選技術和微波技術,，但仍然具有一定的挑戰(zhàn)性,，難以開發(fā)和優(yōu)化。在研究環(huán)境中使用這些反應常常會有所保留,，因為設備需要一定程度的專業(yè)知識,，并且許多實驗室系統(tǒng)在進行基礎的優(yōu)化化學時也需要耗費大量的時間和精力。

德祥將在本文為大家介紹了一種非常簡單的中壓異相催化O-芐基香草醛的加氫反應,，如圖1所示,，使用Vapourtec E系列將三個相（固體催化劑、試劑溶液和氫氣）結合在流動化學系統(tǒng)中,。我們證明,，通過調整反應條件，使用直觀的優(yōu)化策略,，快速確定形成每種產(chǎn)物的優(yōu)化條件,。

圖1：使用氫氣和碳載鈀漿進行O-芐基香草醛的異相催化加氫

實驗設置

圖2：Vapourtec easy-MedChem

所有反應均使用配備漿液泵集成裝置的Vapourtec easy-MedChem進行,，并使用1.5mm孔徑的管道進行吸入和攜帶漿液,，如圖3所示。

圖3：Easy-MedChem配置圖，使用SF-10作為背壓調節(jié)器

氫氣來自配備低壓調節(jié)器的氫氣瓶,，輸出5 bar,，經(jīng)過檢驗閥后通過V-3泵傳遞。試劑溶液含有0.2 M的O-芐基香草醛,，與Pd/C漿液混合后稀釋為0.1 M,。所需質量/體積的Pd/C漿液在乙酸乙酯中制備，并在吸入過程中持續(xù)攪拌,。試劑和漿液在T形接頭中混合,，并在第二個T形接頭中與流入的氫氣流混合。反應混合物進入Vapourtec反應器,，再進入處于壓力調節(jié)模式的Vapourtec SF-10,，維持7 bar的壓力。產(chǎn)物在減壓后手動收集,，并在分析前進行過濾,。

實驗條件優(yōu)化

溫度對圖1中的產(chǎn)物2的生成的影響通過使用15 mg/ml Pd/C催化劑負載和3倍摩爾過量的氫進行測定，如圖4所示。

圖4：溫度對加氫產(chǎn)物2香草醛收率的影響

這確定了在一系列條件下研究催化劑活性的重要性，以避免反應性或選擇性差的區(qū)域,。這種類型的研究特別適合連續(xù)流動,，因為反應條件可以比批處理系統(tǒng)更快地改變。

優(yōu)化選擇性

反應優(yōu)化是任何過程設計的關鍵階段,，但可能需要大量資源,。使用Vapourtec Easy-MedChem，可以快速,、使用最少的試劑和催化劑進行直觀的兩種產(chǎn)品的選擇性加氫優(yōu)化,。

為了優(yōu)化圖1中的產(chǎn)物2和產(chǎn)物4的選擇性加氫，首先在表1中的條件下進行了一次實驗（Run1）,。進行后續(xù)優(yōu)化實驗,，減少了氫的過量。觀察到其中一種產(chǎn)物顯著減少,，而另外兩種主要產(chǎn)物的比例保持不變,。進一步在不同的溫度、氫氣比和催化劑負荷下進行了實驗,，并發(fā)現(xiàn)在實驗7和8的條件下,，可以有選擇性地產(chǎn)生產(chǎn)物2或產(chǎn)物4，同時實現(xiàn)高轉化率并抑制3的形成,。

表1：給出產(chǎn)物2和產(chǎn)物4的選擇性生產(chǎn)的早期實驗和條件,；Pd/C負載以催化劑在乙酸乙酯中的毫克/毫升測量

催化劑載量的影響

使用不同Pd/C密度漿料研究了催化劑載量的影響。通過漿料泵送或原液流速調整比例,。

圖5：不同催化劑載荷在80℃下的影響

實驗證明催化劑載量顯著影響反應產(chǎn)物,。漿料異相催化有優(yōu)勢，可精確控制催化劑和底物比例,。1 mg/ml載荷下產(chǎn)物2選擇性高,，轉化率低。提高至3 mg/ml可顯著提高轉化率,，保持所需產(chǎn)物選擇性,。

實驗結論

使用Vapourtec Easy-MedChem，可以快速優(yōu)化使用Pd/C漿料和氫氣的催化加氫反應,。使用V-3泵控制氫氣流量 比使用分批方法更容易準確控制氫氣到底物的比例,。

圖6：V-3泵

本文還介紹了通過使用Pd/C混漿泵送的方式，可以快速評估一系列反應條件,，無需在實驗之間重新裝填固定床新催化劑,，并避免使用固定床時可能出現(xiàn)的傳熱限制,。使用這種方式使用催化劑可以增加該反應的可優(yōu)化參數(shù)的數(shù)量，并允許更好地控制反應和過程設計,。

Vapourtec SF-10泵的使用擴展了系統(tǒng)的能力,，這些泵使得在連續(xù)流動中快速研究固體、液體和氣體的復雜混合物成為可能,，并通過精確調節(jié)氫氣和催化劑的化學計量比和混合溫度點來控制選擇性,。

圖7：Vapourtec SF-10

Vapourtec流動合成儀

英國Vapourtec流動合成儀滿足微通道熱光電連續(xù)流動合成，專注前沿技術,，智領連續(xù)制造未來,。

● E系列：操作簡單的一體化機型，能泵送有機金屬化合物,、強酸和輕漿料,；

● R系列：能獨立運行或與其它設備集成、高度模塊化系統(tǒng),，API軟件支持AI迭代優(yōu)化,； 

● 多種反應器可選，全系列主機通用,；

● 連續(xù)攪拌罐式反應器,、盤管反應器、柱式反應器,、光/電催化反應器,、冷卻反應器。

如果你對上述產(chǎn)品或方案感興趣,，歡迎隨時聯(lián)系Tegent德祥,。

Vapourtec 

英國Vapourtec是德祥集團資深合作伙伴之一,。英國Vapourtec公司成立于2003年,，專業(yè)致力于研發(fā)和生產(chǎn)流動合成儀。并在全球多家制藥公司中被廣泛使用,。

其生產(chǎn)的R系列產(chǎn)品質量可靠,、性能成熟，高效能模塊系統(tǒng)可隨您的生產(chǎn)需要無縫擴大,，確保能滿足您的業(yè)務發(fā)展需求,。

新型的E系列操作界面清晰、簡單,、觸摸屏操控,，開機即用式、無需培訓或少量培訓即可上手使用,。

同時針對性的反應器如光化學反應器,、離子電化學反應器等提高對應反應的效率,。

德祥科技

德祥科技有限公司成立于1992年，總部位于中國香港特別行政區(qū),，分別在越南,、廣州、上海,、北京設立分公司,。主要服務于大中華區(qū)和亞太地區(qū)——在亞太地區(qū)有27個辦事處和銷售網(wǎng)點，5個維修中心和2個樣機實驗室,。

30多年來,，德祥一直深耕于科學儀器行業(yè)，主營產(chǎn)品有實驗室分析儀器,、工業(yè)檢測儀器及過程控制設備,，致力于為新老客戶提供更完善的解決方案。公司業(yè)務包含儀器代理,，維修售后,，實驗室咨詢與規(guī)劃，CRO凍干工藝開發(fā)服務以及自主產(chǎn)品研發(fā),、生產(chǎn),、銷售、售后,。與高校,、科研院所、政府機構,、檢驗機構及企業(yè)保持密切合作,，服務客戶覆蓋制藥、醫(yī)療,、商業(yè)實驗室,、工業(yè)、環(huán)保,、石化,、食品飲料和電子等各個行業(yè)及領域。

2009至2021年間,，德祥先后榮獲了“年度最佳代理商“,、”年度最高銷售獎“等殊榮。我們始終秉承誠信經(jīng)營的理念,，致力于成為優(yōu)秀的科學儀器供應商,，為此我們從未停止前進的腳步。

我們始終相信,，每一天都在使這個世界變得更美好,！