【案例】連續(xù)加氫脫保護：3分鐘反應完成，催化劑成本大降

　更新時間：2022-05-16　點擊量：6404

清華大學張吉松教授分享：

微反應連續(xù)加氫案例之一：脫保護

在制藥和精細化工領(lǐng)域中，保護與脫保護反應是常見的一種有機合成方法。加氫反應在醫(yī)藥合成反應類型中約占3%，常用于脫Bn和Cbz，通常可利用催化加氫法將其脫除。傳統(tǒng)采用高壓加氫間歇釜工藝存在氣液傳質(zhì)效率低，操作安全性差，氫解效率低等問題，長期以來備受用戶詬病。

加氫反應痛點

反應效率低，時間特別長，時長12h—72h，催化劑昂貴，通常使用10—20%Pd(OH)₂/C

連續(xù)微反應加氫技術(shù)具有過程安全性高、反應時間短和催化劑成本低等特點，相比傳統(tǒng)的釜式加氫具有明顯優(yōu)勢。

清華大學張吉松教授應歐世盛（北京）科技有限公司之邀，分享了一例應用連續(xù)微反應加氫技術(shù)和設備進行的脫保護案例顯示：采用連續(xù)微反應加氫技術(shù)進行非均相催化加氫脫保護，可以利用其較高的氣液傳質(zhì)效率和平推流特性實現(xiàn)高選擇性脫保護，并顯著縮短反應時間；

使用連續(xù)加氫微反應器可以讓脫保護反應的催化劑成本降低至原先的10-30%，同時反應時間大幅縮短，基本上3-4分鐘可以完成反應，最主要的是安全性大幅度提高，5L的微反應器相當于2000L加氫釜的生產(chǎn)能力。

傳統(tǒng)加氫釜VS連續(xù)流動化學與微反應器

傳統(tǒng)加氫釜:

傳統(tǒng)的催化加氫脫保護反應一般選擇配有攪拌槳的高壓間歇加氫釜為反應器，存在氣液傳質(zhì)效率低、反應時間長等問題，有些較難脫除的芐基甚至需要72 h才能完成。

連續(xù)流動化學與微反應器：

連續(xù)微反應加氫技術(shù)是連續(xù)流動化學與微反應器技術(shù)的結(jié)合體，它的出現(xiàn)為實現(xiàn)高效、綠色且可持續(xù)的有機化學合成提供了可能。該技術(shù)利用微通道的優(yōu)勢增加氣液固三相界面接觸面積，極大強化了多相傳質(zhì)和傳熱，并顯著縮短反應時間到分鐘級甚至秒級。

連續(xù)流動化學與微反應器技術(shù)的優(yōu)勢

催化劑成本大幅度降低 轉(zhuǎn)化更高效

金屬鈀因吸氫性能好、催化活性高、產(chǎn)物選擇性好等優(yōu)勢已成為主流的脫芐基催化劑，也是目前芐氧羰基脫保護的催化劑。但是其成本較高，反應過程中用量大，對許多用戶來說都是頭疼的問題。

連續(xù)微反應加氫技術(shù)是連續(xù)流動化學與微反應器技術(shù)的結(jié)合，跟實驗室250ml加氫釜比較：微反應器用時1.9分鐘，轉(zhuǎn)化率達63%，反應時間大大縮短，催化劑的成本大幅度降低至原先的10-30%，同時，安全性大幅度提高。在某項目中實踐后發(fā)現(xiàn)，5L的微反應器相當于2000L加氫釜的生產(chǎn)能力。

張吉松教授通過對反應機理和催化劑機理研究，可以進一步將催化劑負載量降為1-2%，部分反應也可以很好的進行，壽命也可以達到原先150-200小時。

負載量低加上壽命長使得催化劑成本在原來的基礎上繼續(xù)大幅度降低。隨著對機理認識的加深，張教授團隊開發(fā)了催化劑再生的方法，在某項目里，催化劑再生了2次，每次再生完都可以再用100多小時，脫芐的催化劑成本降到了不可想象的地步。

可見，連續(xù)微反應加氫技術(shù)是一種原子經(jīng)濟且高效綠色化的合成手段，未來會帶來無限的驚喜可能。