Hóa học dòng chảy liên tục

Thiết bị hóa học dòng chảy thường bao gồm các máy bơm vận chuyển chất phản ứng, thuốc thử và dung môi vào các vòng phản ứng, đưa vào một lượng nhỏ thuốc thử. Chúng đưa vào một mối nối trộn, nơi các luồng thuốc thử được kết hợp và đưa vào lò phản ứng cuộn dây để cung cấp thời gian lưu trú phản ứng cần thiết. Hỗn hợp phản ứng sau đó có thể được đưa vào lò phản ứng cột có chứa thuốc thử rắn, chất xúc tác hoặc chất nhặt rác. Bộ điều chỉnh áp suất ngược nội tuyến kiểm soát áp suất hệ thống và phân tích nội tuyến thường được sử dụng để cung cấp thông tin về hiệu suất phản ứng.

Ngoài ra, quang phổ FTIR tại chỗ có thể cung cấp phản hồi theo thời gian thực để chủ động cải thiện phản ứng. Ví dụ, dữ liệu từ quang phổ FTIR tại chỗ có thể được sử dụng để giảm thiểu tác động của dòng chảy không hoàn hảo và kiểm soát tốc độ bổ sung thuốc thử, dẫn đến cấu hình trộn tốt hơn.

Trong những năm gần đây, phạm vi và sự đa dạng của các phản ứng được thực hiện bằng hóa học dòng chảy liên tục đã mở rộng đáng kể, đặc biệt là trong lĩnh vực dược phẩm, hóa chất tốt, hóa học xanh, phản ứng xúc tác và hóa học polyme. Phần lớn sự tăng trưởng này liên quan đến các hóa chất đặt ra những thách thức cho việc mở rộng quy mô trong các quy trình hàng loạt truyền thống, đặc biệt là những quy trình tiềm ẩn nguy hiểm. Ví dụ bao gồm:

• Phản ứng hydro hóa
• Quá trình oxy hóa
• Halogenations
• Nitrat hóa
• Diazotis hóa
• Phản ứng của Grignard
• Phản ứng liên quan đến khí độc

Hóa học dòng chảy tăng cường độ an toàn bằng cách cho phép xử lý an toàn hơn các chất phản ứng có thể gây nguy hiểm cho sức khỏe con người. Một ứng dụng quan trọng khác là kiểm soát hóa học lập thể, vì hệ thống dòng chảy cho phép điều chỉnh chính xác các biến phản ứng để quản lý epimerization một cách hiệu quả.

Ngoài ra, hóa học dòng chảy rất thích hợp cho các phản ứng với nguyên liệu ban đầu hạn chế, nơi tiến hành các phản ứng quy mô nhỏ là ưu tiên.

Khi được tích hợp với công nghệ phân tích quy trình (PAT), hóa học dòng chảy cho phép phân tích, tối ưu hóa và mở rộng quy mô nhanh chóng các phản ứng hóa học. Giám sát liên tục, theo thời gian thực cho phép các nhà nghiên cứu theo dõi các điều kiện trạng thái ổn định, nhanh chóng khắc phục sự cố sai lệch quy trình và xác định các chất trung gian phản ứng.

Sử dụng các kỹ thuật như quang phổ toàn phản xạ suy giảm (ATR), mỗi nhóm chức trong một chất thể hiện một dấu vân tay quang phổ duy nhất có thể được theo dõi theo thời gian. Điều này cung cấp phép đo liên tục nồng độ thành phần liên quan đến các điều kiện quy trình, cung cấp thông tin chi tiết có giá trị về thời gian và các thông số cần thiết để đạt được và duy trì trạng thái ổn định.

1. Qin, Y., Ayesa, U., Lévesque, F. & Ji, Y. (2025). Ứng dụng mới của Sắc ký lỏng tiêm trực tiếp (DILCTM) làm công nghệ phân tích quy trình thời gian thực cho các phản ứng dòng chảy. ChemRxiv . https://doi.org/10.26434/chemrxiv-2025-c3680
2. Kelly, SM, Lebl, R., Malig, TC, Bass, TM, Kummli, D., Kaldre, D., Orcel, U., Tröndlin, L., Linder, D., Sedelmeier, J., Bachmann, S., Han, C., Zhang, H. và Gosselin, F. (2024). Tổng hợp một quinazoline organozinc có chức năng cao đối với chất ức chế KRAS G12C Divarasib (GDC-6036), được kích hoạt thông qua hóa học dòng chảy liên tục. Nghiên cứu và Phát triển Quy trình Hữu cơ, 28(5), 1546–1555. https://doi.org/10.1021/acs.oprd.3c00164
3. Murbach-Oliveira, G., Akturk, I., Nagy, ZK, & Thompson, DH (2024). Phát triển quy trình và phân tích động học trong tổng hợp xanh lomustine. Nghiên cứu và phát triển quy trình hữu cơ. https://doi.org/10.1021/acs.oprd.3c00463
4. Wang, H., Cui, Y., Shi, J., Tao, X., & Zhu, G. (2023). Carbon xốp hỗ trợ các vị trí axit-bazơ Lewis làm chất xúc tác không có kim loại để cacbonyl hóa glycerol với urê. Xúc tác ứng dụng. B, Môi trường, 330, 122457. https://doi.org/10.1016/j.apcatb.2023.122457
5. Wang, Z., Gérardy, R., Gauron, G., Damblon, C., & Monbaliu, JM (2019). Chuẩn bị xúc tác hữu cơ không dung môi của cacbonat hữu cơ tuần hoàn trong điều kiện dòng chảy liên tục có thể mở rộng. Hóa học & Kỹ thuật phản ứng, 4 (1), 17–26. https://doi.org/10.1039/c8re00209f
6. Harper, KC, Moschetta, EG, Bordawekar, S., & Wittenberger, SJ (2019). Nền tảng hóa học dòng chảy điều khiển bằng laser để mở rộng quy mô phản ứng quang hóa với ánh sáng nhìn thấy. Khoa học trung tâm ACS, 5 (1), 109–115. https://doi.org/10.1021/acscentsci.8b00728
7. Wang, Z., Gérardy, R., Gauron, G., Damblon, C., & Monbaliu, JM (2019). Chuẩn bị xúc tác hữu cơ không dung môi của cacbonat hữu cơ tuần hoàn trong điều kiện dòng chảy liên tục có thể mở rộng. Hóa học & Kỹ thuật phản ứng, 4 (1), 17–26. https://doi.org/10.1039/c8re00209f
8. Dunn, AL, Leitch, DC, Journet, M., Martin, MT, Tabet, EA, Curtis, NR, Williams, GD, Goss, CA, Shaw, T., O'Hare, B., Wade, CE, Toczko, MA, & Liu, P. (2018). Quá trình iốt hóa dòng chảy liên tục có chọn lọc được hướng dẫn bởi quan sát quang phổ trực tiếp của các phân regioisors ryl lithium cân bằng. Hữu cơ, 38(1), 129–137. https://doi.org/10.1021/acs.organomet.8b00538
9. Gérardy, R., Emmanuel, N., Toupy, T., Kassin, V., Tshibalonza, N. N., Schmitz, M., & Monbaliu, J. M. (2018). Hóa học hữu cơ dòng chảy liên tục: Thành công và cạm bẫy tại giao diện với những thách thức xã hội hiện tại. Tạp chí Hóa học Hữu cơ Châu Âu, 2018 (20–21), 2301–2351. https://doi.org/10.1002/ejoc.201800149
10. Strotman, NA, Tan, YS, Powers, KW, Soumeillant, M., & Leung, S. (2018). Phát triển phương pháp sản xuất liên tục an toàn và thông lượng cao đối với 4- (2-hydroxyethyl) thiomorpholine 1,1-dioxide. Nghiên cứu và phát triển quy trình hữu cơ, 22 (6), 721–727. https://doi.org/10.1021/acs.oprd.8b00100
11. Fitzpatrick, DE, & Ley, SV (2018). Hóa học kỹ thuật cho tương lai của tổng hợp hóa học. Tứ diện, 74(25), 3087–3100. https://doi.org/10.1016/j.tet.2017.08.050
12. Galaverna, R., Breitkreitz, MC, & Pastre, JC (2018). Chuyển đổi d-fructose thành 5- (hydroxymethyl) furfural: Đánh giá các điều kiện dòng chảy theo lô và liên tục bằng cách thiết kế các thí nghiệm và giám sát FTIR trong dòng. Hóa học & Kỹ thuật Bền vững ACS, 6 (3), 4220–4230. https://doi.org/10.1021/acssuschemeng.7b04643
13. Yang, H., Martin, B., & Schenkel, B. (2018). Tạo và tiêu thụ diazomethane theo yêu cầu trong các hệ thống dòng chảy liên tục nhiều bước. Nghiên cứu và phát triển quy trình hữu cơ, 22(4), 446–456. https://doi.org/10.1021/acs.oprd.7b00302
14. Li, B., Guinness, SM, Hoagland, S., Fichtner, M., Kim, H., Li, S., Maguire, RJ, McWilliams, JC, Mustakis, J., Raggon, JW, Campos, D., Voss, CR, Sohodski, E., Feyock, B., Murnen, HK, Gonzalez, M., Johnson, MR, Lu, J., Feng, X., . . . Wu, B. (2018). Sản xuất liên tục tert-Butyl hydroperoxide khan trong nonan bằng cách sử dụng quá trình bay hơi màng và ứng dụng của nó trong quá trình oxy hóa dòng chảy của Γ-Butyrolactam. Nghiên cứu và Phát triển Quy trình Hữu cơ, 22(6), 707–720. https://doi.org/10.1021/acs.oprd.8b00083
15. Pedersen, M., Skovby, T., Mealy, MJ, Dam ‐ Johansen, K., & Kiil, S. (2018). Thiết kế lại tổng hợp hàng loạt Thành phần Dược phẩm Hoạt tính (API) dựa trên Grignard thành quy trình dòng chảy để điều chế Melitracen HCL. Nghiên cứu & Phát triển Quy trình Hữu cơ, 22(2), 228–235. https://doi.org/10.1021/acs.oprd.7b00368
16. Thợ săn, SM, Susanne, F., Whitten, R., Hartwig, T., & Schilling, M. B. (2018). Phương pháp thiết kế quy trình cho hóa học kim loại hữu cơ trong hệ thống dòng chảy liên tục. Tứ diện, 74(25), 3176–3182. https://doi.org/10.1016/j.tet.2018.04.020
17. O'Brien, AG, Ricci, EM, & Journet, M. (2018). Sự khử nước của sản phẩm phụ urê không hòa tan cho phép ngưng tụ DCC và axit malonic trong dòng chảy. Nghiên cứu và phát triển quy trình hữu cơ, 22(3), 399–402. https://doi.org/10.1021/acs.oprd.7b00375
18. Fitzpatrick, DE, Maujean, T., Evans, AC, & Ley, SV (2018). Tối ưu hóa tự động trên toàn thế giới và tổng hợp dòng chảy liên tục của các tác nhân dược phẩm hoạt động thông qua máy chủ dựa trên đám mây. Angewandte Chemie, 57(46), 15128–15132. https://doi.org/10.1002/anie.201809080
19. Hock, KJ, & Koenigs, RM (2018). Sự tạo ra các hợp chất Diazo trong Dòng chảy liên tục. Hóa học, 24(42), 10571–10583. https://doi.org/10.1002/chem.201800136
20. Sinh, SC, Edwards, CER, Martin, B., & Jensen, KF (2018). Tạo và tách diphenylphosphoryl azide liên tục, theo yêu cầu. Tứ diện, 74 (25), 3137–3142. https://doi.org/10.1016/j.tet.2018.01.026
21. Tshibalonza, N. N., Gérardy, R., Alsafra, Z., Eppe, G., & Monbaliu, J. M. (2018). Một chiến lược dòng chảy liên tục dựa trên sinh học linh hoạt để sản xuất 3-butene-1,2-diol và vinyl ethylene carbonate từ erythritol. Hóa học xanh, 20(22), 5147–5157. https://doi.org/10.1039/c8gc02468e
22. Thaisrivongs, DA, Naber, JR, Rogus, NJ, & Spencer, G. (2018). Phát triển phản ứng hóa học dòng kim loại hữu cơ ở Quy mô nhà máy thí điểm để sản xuất Verubecestat. Nghiên cứu và phát triển quy trình hữu cơ, 22(3), 403–408. https://doi.org/10.1021/acs.oprd.7b00385
23. Tshibalonza, N. N., & Monbaliu, J. M. (2017). Xem lại quá trình khử oxy của glycerol đối với rượu allyl trong điều kiện dòng chảy liên tục. Hóa học xanh, 19(13), 3006–3013. https://doi.org/10.1039/c7gc00657h
24. Li, H., Sheeran, JW, Clausen, A., Fang, Y., Bio, MM, & Bader, SJ (2017). Dòng chảy propargylation không đối xứng: phát triển các quá trình liên tục để điều chế rượu Β-Amino chiral. Angewandte Chemie, 56(32), 9425–9429. https://doi.org/10.1002/anie.201704882
25. Plutschack, MB, Pieber, B., Gilmore, K., & Seeberger, PH (2017). Hướng dẫn của Hitchhiker về hóa học dòng chảy. Đánh giá hóa học, 117(18), 11796–11893. https://doi.org/10.1021/acs.chemrev.7b00183