Advanced search
1 file | 1.99 MB Add to list

Evaluation of microreactor technology for multicomponent reactions

(2007)
Author
Promoter
C Stevens
Organization
Abstract
De snel verminderende petroleumvoorraden en de lange procedure die nodig is voor de ontwikkeling en goedkeuring van een actieve substantie tot een geneesmiddel zijn drijvende krachten voor de verhoging van de synthetische efficiëntie in de organische scheikunde. De ontwikkeling van nieuwe technologieën is hierbij één van de mogelijke oplossingen. Sinds enkele decennia wordt een nieuwe technologie in de vorm van microreactoren geëvalueerd. Een betere massa- en warmtetransfer, minder opschalingproblemen en een veiliger gebruik van toxische componenten worden hierbij als voordelen naar voor geschoven. In deze thesis werd daarom intensief onderzoek verricht naar de toepasbaarheid van deze technologie voor multicomponentreacties. Hierbij werd gebruik gemaakt van een commercieel beschikbaar microreactor systeem. In een eerste luik werd de Baylis-Hillman reactie onderzocht. Deze driecomponentreactie, waarbij hoog gefunctionaliseerde β-hydroxy-α-methyleen componenten worden gesynthetiseerd, staat bekend als een trage reactie. De optimalisatie gebeurde aan de hand van een modelreactie. In dit specifiek geval werd een daling van 30 % in reactietijd bekomen. In een volgend luik werd een viercomponent-reactie voor de productie van tri- en tetragesubstitueerde imidazolen geëvalueerd. Hierbij werd de oplosbaarheid van de verschillende componenten als belangrijkste bottleneck waargenomen. Het gebruik van een solventsysteem was daarom noodzakelijk. Het type microreactor gebruikt in deze thesis is speciaal ontworpen om grotere hoeveelheden van een component te produceren. Daarom werd in een derde luik de synthese van α-aminofosfonaten, startende van het op voorhand geproduceerd imine, bestudeerd. Uitgaande van een conventionele synthesemethode werden deze α-aminofosfonaten, na een aantal modificaties, met succes geproduceerd. In de geoptimaliseerde procedure kon tot 250 g/dag geproduceerd worden. Overschakelen naar de driecomponentreactie, waarbij het imine in situ gevormd werd, gaf echter competitie met de vorming van de α-hydroxyfosfonaten. In een vierde deel werd de mogelijkheid onderzocht om met toxische reagentia te werken met deze technologie. Daarvoor werd de productie van 3-amino-4-arylamino-1H-isochromen-1-onen geëvalueerd waarbij in situ het uiterst toxische waterstofcyanide (HCN) gevormd wordt. Kwantitatieve studies toonden aan dat de HCN-vrijstelling veel lager was bij het gebruik van dit type microreactor in vergelijking met de conventionele reactiekolf. Problemen met de vroegtijdige kristallisatie van het eindproduct werden ook met succes opgelost. Een laatste luik bestond in de omzetting van de 3-amino-4-arylamino-1H-isochromen-1-onen tot 1H-isochromeno[3,4-d]imidazol-5-onen door middel van een ringsluitingsreactie. Na optimalisatie van de modelreactie bleken kleine modificaties noodzakelijk voor de algemene toepasbaarheid van de ringsluiting.

Downloads

  • PhD Davy Acke.pdf
    • full text
    • |
    • open access
    • |
    • PDF
    • |
    • 1.99 MB

Citation

Please use this url to cite or link to this publication:

MLA
Acke, D. Evaluation of Microreactor Technology for Multicomponent Reactions. 2007.
APA
Acke, D. (2007). Evaluation of microreactor technology for multicomponent reactions.
Chicago author-date
Acke, D. 2007. “Evaluation of Microreactor Technology for Multicomponent Reactions.”
Chicago author-date (all authors)
Acke, D. 2007. “Evaluation of Microreactor Technology for Multicomponent Reactions.”
Vancouver
1.
Acke D. Evaluation of microreactor technology for multicomponent reactions. 2007.
IEEE
[1]
D. Acke, “Evaluation of microreactor technology for multicomponent reactions,” 2007.
@phdthesis{468473,
  abstract     = {De snel verminderende petroleumvoorraden en de lange procedure die nodig is voor de ontwikkeling en goedkeuring van een actieve substantie tot een geneesmiddel zijn drijvende krachten voor de verhoging van de synthetische efficiëntie in de organische scheikunde. De ontwikkeling van nieuwe technologieën is hierbij één van de mogelijke oplossingen. Sinds enkele decennia wordt een nieuwe technologie in de vorm van microreactoren geëvalueerd. Een betere massa- en warmtetransfer, minder opschalingproblemen en een veiliger gebruik van toxische componenten worden hierbij als voordelen naar voor geschoven. In deze thesis werd daarom intensief onderzoek verricht naar de toepasbaarheid van deze technologie voor multicomponentreacties. Hierbij werd gebruik gemaakt van een commercieel beschikbaar microreactor systeem. In een eerste luik werd de Baylis-Hillman reactie onderzocht. Deze driecomponentreactie, waarbij hoog gefunctionaliseerde β-hydroxy-α-methyleen componenten worden gesynthetiseerd, staat bekend als een trage reactie. De optimalisatie gebeurde aan de hand van een modelreactie. In dit specifiek geval werd een daling van 30 % in reactietijd bekomen. In een volgend luik werd een viercomponent-reactie voor de productie van tri- en tetragesubstitueerde imidazolen geëvalueerd. Hierbij werd de oplosbaarheid van de verschillende componenten als belangrijkste bottleneck waargenomen. Het gebruik van een solventsysteem was daarom noodzakelijk. Het type microreactor gebruikt in deze thesis is speciaal ontworpen om grotere hoeveelheden van een component te produceren. Daarom werd in een derde luik de synthese van α-aminofosfonaten, startende van het op voorhand geproduceerd imine, bestudeerd. Uitgaande van een conventionele synthesemethode werden deze α-aminofosfonaten, na een aantal modificaties, met succes geproduceerd. In de geoptimaliseerde procedure kon tot 250 g/dag geproduceerd worden. Overschakelen naar de driecomponentreactie, waarbij het imine in situ gevormd werd, gaf echter competitie met de vorming van de α-hydroxyfosfonaten. In een vierde deel werd de mogelijkheid onderzocht om met toxische reagentia te werken met deze technologie. Daarvoor werd de productie van 3-amino-4-arylamino-1H-isochromen-1-onen geëvalueerd waarbij in situ het uiterst toxische waterstofcyanide (HCN) gevormd wordt. Kwantitatieve studies toonden aan dat de HCN-vrijstelling veel lager was bij het gebruik van dit type microreactor in vergelijking met de conventionele reactiekolf. Problemen met de vroegtijdige kristallisatie van het eindproduct werden ook met succes opgelost. Een laatste luik bestond in de omzetting van de 3-amino-4-arylamino-1H-isochromen-1-onen tot 1H-isochromeno[3,4-d]imidazol-5-onen door middel van een ringsluitingsreactie. Na optimalisatie van de modelreactie bleken kleine modificaties noodzakelijk voor de algemene toepasbaarheid van de ringsluiting.},
  author       = {Acke, D},
  language     = {und},
  school       = {Ghent University},
  title        = {Evaluation of microreactor technology for multicomponent reactions},
  url          = {http://dx.doi.org/1854/8560},
  year         = {2007},
}

Altmetric
View in Altmetric