Fraunhofer-Gesellschaft 格氏试剂合成实验室反应器视图
荣誉:IMM·弗劳恩霍夫 1912年，维克多·格林尼亚因发现格氏试剂而被授予诺贝尔化学奖
从那时起，这些化合物开始在化学和制药工业中发挥关键作用
现在，在弗劳恩霍夫研究人员的开发中，一种新型微反应器不仅能使与这些试剂的反应更快、更安全，还能产生更纯的产品
此外，新的微反应器是可扩展的，可以灵活操作
今天的许多药物、香料和调味品都是通过与格氏试剂反应生产的
这些化合物是100多年前发现的，提供了在碳原子之间建立化学键的最有效的方法之一
在前50种活性药物成分中，十分之一的合成途径包括一个或多个格氏反应
然而，这也有一个缺点:根据反应的类型，反应可能需要一段时间才能正常开始——而且，一旦开始，反应会很快产生大量的热量，这些热量必须被驱散
为了限制热量的产生，仅将有限部分的试剂加入到连续搅拌罐反应器中
然而，这延长了反应时间，在此期间会形成许多副产物
例如，如果期望的产品碰巧与原料反应，这会导致污染，从而降低产品质量和/或产量
连续过程控制:更快、更安全、更清洁 格氏试剂合成中试装置的单个模块
荣誉:IMM·弗劳恩霍夫 美因茨IMM弗劳恩霍夫微工程和微系统研究所的研究人员现在已经成功地消除了这些问题
“我们已经用流动反应器取代了大型连续搅拌罐反应器，”博士解释说
加布里埃·门格斯-弗拉纳根，IMM弗劳恩霍夫研究所研究员
“这意味着我们可以充分利用反应的力量，同时还能很好地控制温度
“这种方法有许多优点
而在连续搅拌釜式反应器中，反应需要很长时间；在流动反应器中，整个试剂在几分钟内被转化
此外，产品纯度更高，产量可根据需要定制
换句话说，这个过程不仅更快、更安全，而且提供了更清洁的产品
这些优势归因于反应堆的设计
在流动反应器中，反应物——通常是有机溴化物或氯化物——被泵入镁屑床
反应器中大量的镁屑确保反应正常进行，然后以受控的方式进行
这里同样至关重要的是反应堆的几何形状，它的特点是一个双层圆筒，通过连续的油流在内外表面进行冷却
这确保了来自反应的热量快速有效地消散，从而不仅提高了安全性，而且抑制了不希望的副产物的产生
反应物和产物以短停留时间流过反应器的事实也抑制了副反应
这有两个原因:一方面，反应物迅速转化为产物；另一方面，这种产物连续流过反应器——而不是像过去那样，在连续搅拌釜式反应器中与反应物一起游动
换句话说，两者之间产生副作用的机会要少得多
流动反应器中丰富的镁也有助于防止副反应
这是因为反应物更有可能与镁屑反应，而不是与产物反应，后者被迅速除去
格氏试剂合成模块化中试装置，最大生产能力为20升/小时
荣誉:IMM·弗劳恩霍夫 可扩展且灵活的试点工厂 研究人员已经建立了一个试点工厂，每小时可以转化高达20升的反应物溶液
根据所需的产品量，可以短期或连续运行
如果需要更大体积的产品，另一种选择是一起运行多个反应器模块
目前的试点工厂由四个这样的模块组成，标志着在提高产量并最终实现工业规模生产的道路上的一个重要过渡阶段
来自弗劳恩霍夫的研究人员已经与工业伙伴合作，进行初步的可行性研究
“从实验室规模到试点工厂，整个开发过程都有行业反馈，”门格斯-弗拉纳根证实
她还说，在一年左右的时间里，在他们的网站上开展一个有工业客户参与的试点项目是可行的
除了适合于形成任何可想象的格氏试剂类型之外，从长远来看，该设备还应该证明适合于合成锌的有机金属化合物
事实上，研究人员已经在实验室规模上进行了这样的反应
使用新的反应器，应该有可能第一次使这些反应灵活地扩大规模
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