كيمياء التدفق المستمر

تتكون معدات كيمياء التدفق بشكل عام من مضخات تنقل المواد المتفاعلة والكواشف والمذيبات إلى حلقات التفاعل ، والتي تقدم كميات صغيرة من الكواشف. تتغذى هذه في تقاطع خلط حيث يتم دمج تيارات الكاشف وتمريرها إلى مفاعل لفائف لتوفير وقت بقاء التفاعل اللازم. يمكن بعد ذلك تغذية خليط التفاعل في مفاعل عمودي يحتوي على كواشف صلبة أو محفزات أو زبالات. يتحكم منظم الضغط الخلفي المضمن في ضغط النظام ، وغالبا ما تستخدم التحليلات المضمنة لتوفير معلومات حول أداء التفاعل.

بالإضافة إلى ذلك ، يمكن أن يوفر التحليل الطيفي FTIR في الموقع ملاحظات في الوقت الفعلي لتحسين التفاعل بشكل استباقي. على سبيل المثال ، يمكن استخدام البيانات من التحليل الطيفي FTIR في الموقع للتخفيف من آثار التدفق غير الكامل والتحكم في معدل إضافة الكواشف ، مما يؤدي إلى ملف تعريف خلط أفضل.

في السنوات الأخيرة ، توسع نطاق وتنوع التفاعلات التي يتم إجراؤها باستخدام كيمياء التدفق المستمر بشكل كبير ، لا سيما في قطاعات الأدوية والمواد الكيميائية الدقيقة والكيمياء الخضراء والتفاعلات التحفيزية وكيمياء  البوليمر. يتضمن الكثير من هذا النمو الكيمياء التي تشكل تحديات للتوسع في عمليات الدفعات التقليدية ، خاصة تلك التي يحتمل أن تكون خطرة. تشمل الأمثلة ما يلي:

• تفاعلات الهدرجة
• الأكسدة
• الهالوجينات
• النترات
• الديازوتيزات
• ردود فعل جرينارد
• التفاعلات التي تنطوي على غازات سامة

تعزز كيمياء التدفق السلامة من خلال تمكين التعامل الأكثر أمانا مع المواد المتفاعلة التي قد تشكل مخاطر على صحة الإنسان. تطبيق مهم آخر هو التحكم في الكيمياء الفراغية ، حيث تسمح أنظمة التدفق بالتعديل الدقيق لمتغيرات التفاعل لإدارة epimerization بشكل فعال.

بالإضافة إلى ذلك ، فإن كيمياء التدفق مناسبة تماما للتفاعلات ذات المواد الأولية المحدودة ، حيث يفضل إجراء تفاعلات صغيرة الحجم.

عند دمجها مع التكنولوجيا التحليلية للعملية (PAT) ، تتيح كيمياء التدفق التحليل السريع والتحسين وتوسيع نطاق التفاعلات الكيميائية. تسمح المراقبة المستمرة في الوقت الفعلي للباحثين بتتبع ظروف الحالة المستقرة ، واستكشاف انحرافات العملية وإصلاحها بسرعة ، وتحديد الوسيطة التفاعلية.

باستخدام تقنيات مثل التحليل الطيفي للانعكاس الكلي الموهن (ATR) ، تظهر كل مجموعة وظيفية داخل مادة بصمة طيفية فريدة يمكن مراقبتها بمرور الوقت. يوفر هذا قياسا مستمرا لتركيزات المكونات بالنسبة لظروف العملية ، مما يوفر رؤى قيمة حول الوقت والمعلمات المطلوبة لتحقيق الحالة المستقرة والحفاظ عليها.

1. تشين ، واي ، عيسى ، يو ، ليفيسك ، إف وجي ، واي (2025). تطبيق جديد للكولوماتوغرافيا السائلة بالحقن المباشر (DILCTM) كتقنية تحليلية للعملية في الوقت الفعلي لتفاعلات التدفق. ChemRxiv. https://doi.org/10.26434/chemrxiv-2025-c3680
2. كيلي ، إس إم ، ليبل ، آر ، ماليج ، تي سي ، باس ، تي إم ، كوملي ، دي ، كالدر ، دي ، أورسيل ، يو ، تروندلين ، إل ، ليندر ، دي ، سيدلماير ، جيه ، باخمان ، إس ، هان ، سي ، تشانغ ، إتش وجوسلين ، ف. (2024). تخليق أورجانوزينك الكينازولين عالي الوظائف تجاه مثبط KRAS G12C Divarasib (GDC-6036) ، تم تمكينه من خلال كيمياء التدفق المستمر. البحث والتطوير في العمليات العضوية ، 28 (5) ، 1546-1555. https://doi.org/10.1021/acs.oprd.3c00164
3. مورباخ أوليفيرا ، جي ، أكتورك ، آي ، ناجي ، زي كي ، طومسون ، دي إتش (2024). تطوير العمليات والتحليل الحركي في التخليق الأخضر للوموستين. البحث والتطوير في العمليات العضوية. https://doi.org/10.1021/acs.oprd.3c00463
4. وانغ ، إتش ، تسوي ، واي ، شي ، جيه ، تاو ، إكس ، تشو ، ج. (2023). يدعم الكربون المسامي مواقع لويس الحمضية القاعدية كمحفزات خالية من المعادن لكربنيل الجلسرين باليوريا. التحفيز التطبيقي. ب ، بيئي ، 330 ، 122457. https://doi.org/10.1016/j.apcatb.2023.122457
5. وانغ ، ز. ، جيراردي ، ر. ، غورون ، جي ، دامبلون ، سي ، ومونباليو ، جي إم (2019). تحضير عضوي خال من المذيبات للكربونات العضوية الدورية في ظل ظروف التدفق المستمر القابلة للتطوير. كيمياء وهندسة التفاعل ، 4 (1) ، 17-26. https://doi.org/10.1039/c8re00209f
6. هاربر ، ك. سي ، موسكيتا ، إي جي ، بورداويكار ، إس ، ويتنبرجر ، إس جيه (2019). منصة كيمياء التدفق التي تعمل بالليزر لتوسيع نطاق التفاعلات الكيميائية الضوئية بالضوء المرئي. ACS العلوم المركزية, 5(1), 109–115. https://doi.org/10.1021/acscentsci.8b00728
7. وانغ ، ز. ، جيراردي ، ر. ، غورون ، جي ، دامبلون ، سي ، ومونباليو ، جي إم (2019). تحضير عضوي خال من المذيبات للكربونات العضوية الدورية في ظل ظروف التدفق المستمر القابلة للتطوير. كيمياء وهندسة التفاعل ، 4 (1) ، 17-26. https://doi.org/10.1039/c8re00209f
8. دن ، إيه إل ، ليتش ، دي سي ، جورنت ، إم ، مارتن ، إم تي ، تابت ، إي إيه ، كيرتس ، إن آر ، ويليامز ، جي دي ، جوس ، سي إيه ، شو ، تي ، أوهير ، ب. ، وايد ، سي إي ، توكزكو ، إم إيه ، وليو ، ب. (2018). يود التدفق الانتقائي المستمر مسترشد بالملاحظة الطيفية المباشرة لإيزومرات أريل الليثيوم المتوازنة. المعادن العضوية, 38(1), 129–137. https://doi.org/10.1021/acs.organomet.8b00538
9. جيراردي ، ر. ، إيمانويل ، ن. ، توبي ، تي ، كاسين ، في ، تشيبالونزا ، إن إن ، شميتز ، إم ، ومونباليو ، جي إم (2018). الكيمياء العضوية ذات التدفق المستمر: النجاحات والمزالق في الواجهة مع التحديات المجتمعية الحالية. المجلة الأوروبية للكيمياء العضوية ، 2018 (20-21) ، 2301-2351. https://doi.org/10.1002/ejoc.201800149
10. ستروتمان ، إن إيه ، تان ، واي إس ، باورز ، كيه دبليو ، سوميلانت ، إم ، وليونغ ، إس (2018). تطوير نهج تصنيع مستمر آمن وعالي الإنتاجية ل 4- (2-هيدروكسي إيثيل) ثيومورفولين 1،1-ثاني أكسيد. البحث والتطوير في العمليات العضوية, 22(6), 721-727. https://doi.org/10.1021/acs.oprd.8b00100
11. فيتزباتريك ، دي إي ، ولي ، إس في (2018). الكيمياء الهندسية لمستقبل التخليق الكيميائي. رباعي السطوح ، 74 (25) ، 3087-3100. https://doi.org/10.1016/j.tet.2017.08.050
12. جالافيرنا ، ر. ، بريتكريتز ، إم سي ، وباستر ، جي سي (2018). تحويل d-fructose إلى 5-(Hydroxymethyl) furfural: تقييم ظروف التدفق الدفعي والمستمر من خلال تصميم التجارب ومراقبة FTIR في الخط. ACS الكيمياء والهندسة المستدامة, 6(3), 4220–4230. https://doi.org/10.1021/acssuschemeng.7b04643
13. يانغ ، إتش ، مارتن ، ب ، وشينكل ، ب. (2018). توليد واستهلاك الديازوميثان عند الطلب في أنظمة التدفق المستمر متعددة الخطوات. البحث والتطوير في العمليات العضوية ، 22 (4) ، 446-456. https://doi.org/10.1021/acs.oprd.7b00302
14. لي ، ب. ، غينيس ، إس إم ، هواغلاند ، إس ، فيشتنر ، إم ، كيم ، إتش ، لي ، إس ، ماجواير ، آر جيه ، ماكويليامز ، جي سي ، موستاكيس ، جيه ، راججون ، جي دبليو ، كامبوس ، دي ، فوس ، سي آر ، سوهودسكي ، إي ، فيوك ، بي ، مورنين ، إتش كيه ، غونزاليس ، إم ، جونسون ، إم آر ، لو ، جيه ، فنغ ، إكس ،. وو ، ب. (2018). الإنتاج المستمر لهيدروبيروكسيد ثلاثي بوتيل اللامائي في النونان باستخدام تبخر الغشاء وتطبيقه في أكسدة التدفق ل Γ-Butyrolactam. البحث والتطوير في العمليات العضوية ، 22 (6) ، 707-720. https://doi.org/10.1021/acs.oprd.8b00083
15. بيدرسن ، إم ، سكوبي ، ت. ، ميلي ، إم جيه ، دام جوهانسن ، ك. ، وكيل ، س. (2018). إعادة تصميم تخليق دفعة المكون الصيدلاني النشط القائم على Grignard (API) إلى عملية التدفق لإعداد Melitracen HCL. البحث والتطوير في العمليات العضوية ، 22 (2) ، 228-235. https://doi.org/10.1021/acs.oprd.7b00368
16. هانتر ، إس إم ، سوزان ، إف ، ويتن ، ر. ، هارتويج ، تي ، وشيلينج ، إم بي (2018). منهجية تصميم العملية للكيمياء العضوية المعدنية في أنظمة التدفق المستمر. رباعي السطوح ، 74 (25) ، 3176-3182. https://doi.org/10.1016/j.tet.2018.04.020
17. أوبراين ، إيه جي ، ريتشي ، إي إم ، وجورنت ، م. (2018). يتيح الجفاف لمنتج ثانوي من اليوريا غير القابلة للذوبان تكثيف DCC وحمض المالونيك في التدفق. البحث والتطوير في العمليات العضوية ، 22 (3) ، 399-402. https://doi.org/10.1021/acs.oprd.7b00375
18. فيتزباتريك ، دي إي ، ماوجين ، تي ، إيفانز ، إيه سي ، ولي ، إس في (2018). التحسين الآلي عبر العالم وتوليف التدفق المستمر للعوامل الصيدلانية التي تعمل من خلال خادم قائم على السحابة. Angewandte Chemie ، 57 (46) ، 15128-15132. https://doi.org/10.1002/anie.201809080
19. هوك ، ك. ج. ، وكونيجز ، آر إم (2018). توليد مركبات Diazo في التدفق المستمر. الكيمياء ، 24 (42) ، 10571-10583. https://doi.org/10.1002/chem.201800136
20. بورن ، إس سي ، إدواردز ، سي إي آر ، مارتن ، بي ، وجنسن ، ك. ف. (2018). التوليد المستمر وعند الطلب وفصل أزيد ثنائي فينيل فوسفوريل. رباعي السطوح ، 74 (25) ، 3137-3142. https://doi.org/10.1016/j.tet.2018.01.026
21. تشيبالونزا ، إن إن ، جيراردي ، ر. ، الصفرة ، ز. ، إيبي ، جي ، ومونباليو ، جي إم (2018). استراتيجية تدفق مستمر حيوية متعددة الاستخدامات لإنتاج 3-بيوتين-1،2-ديول وكربونات الفينيل إيثيلين من الإريثريتول. الكيمياء الخضراء ، 20 (22) ، 5147-5157. https://doi.org/10.1039/c8gc02468e
22. Thaisrivongs ، D. A. ، Naber ، J. R. ، Rogus ، N.J. ، & Spencer ، G. (2018). تطوير تفاعل كيمياء التدفق العضوي المعدني على نطاق المصنع التجريبي لتصنيع Verubecestat. البحث والتطوير في العمليات العضوية ، 22 (3) ، 403-408. https://doi.org/10.1021/acs.oprd.7b00385
23. تشيبالونزا ، إن إن ، ومونباليو ، جي إم (2017). إعادة النظر في تجفيف الديوكسيجين للجلسرين تجاه كحول الأليل في ظل ظروف التدفق المستمر. الكيمياء الخضراء ، 19 (13) ، 3006-3013. https://doi.org/10.1039/c7gc00657h
24. لي ، إتش ، شيران ، جي دبليو ، كلاوسن ، إيه ، فانغ ، واي ، بيو ، إم إم ، وبدر ، إس جيه (2017). التدفق غير المتماثل propargylation: تطوير عمليات مستمرة لتحضير الكحول الأميني اللولبي. أنجواندت كيمياء ، 56 (32) ، 9425-9429. https://doi.org/10.1002/anie.201704882
25. بلوتشاك ، إم بي ، بيبر ، ب. ، جيلمور ، ك. ، وسيبرجر ، بي إتش (2017). دليل المسافر لكيمياء التدفق. المراجعات الكيميائية ، 117 (18) ، 11796-11893. https://doi.org/10.1021/acs.chemrev.7b00183