DOSIFICADOR DE POLVO LAMBDA Integrado en el Reactor para el Desarrollo de un Proceso Automatizado de Síntesis de Ciclopentenona

La química de flujo continuo se ha convertido en un método cada vez más popular en la síntesis química debido a su eficacia, escalabilidad y control de las condiciones de reacción. Sin embargo, realizar la síntesis en una configuración automatizada puede resultar complicado. En un estudio conjunto, Novartis Pharma AG (Suiza) y la Universidad de Durham (Reino Unido) abordaron este problema durante la síntesis en flujo continuo de un versátil bloque de construcción de ciclopentenona utilizando el LAMBDA DOSER  para la dosificación controlada de sólidos.

Fig. 1. LAMBDA DOSER Integrado al Reactor para Síntesis en Flujo Continuo de Bloques de Construcción de Ciclopentenona

Referencia: Sustainable Flow Synthesis of a Versatile Cyclopentenone Building Block, Marcus Baumann, Ian R. Baxendale, Paolo Filipponi, and Te Hu,Organic Process Research & Development 2017 21 (12), 2052-2059,DOI: 10.1021/acs.oprd.7b00328

La manipulación de reactivos sólidos en procesos de flujo supone un reto importante, ya que el sólido debe introducirse en el reactor de forma precisa y controlada. Al desarrollar un proceso continuo para sintetizar la ciclopentenona funcional, el equipo se propuso convertir la D-glucono-1,5-lactona en un derivado de la ciclopentenona. Sin embargo, la escasa solubilidad del material de partida en anhídrido acético (Ac2O) creó dificultades para garantizar una integración fluida y coherente en el sistema de flujo.

LAMBDA DOSER: Facilita la manipulación de reactivos sólidos

Para resolver el problema de la dosificación de reactivos sólidos, los investigadores utilizaron el sistema de dosificación de polvo LAMBDA DOSER, el cual permitió la introducción controlada y continua de D-glucono-1,5-lactona en el reactor. De este modo, se consiguió un suministro constante de material sólido, esencial para mantener unas condiciones de reacción estables. Los ajustes del DOSER aseguraron un control preciso de la cantidad de sólido introducido en el reactor, garantizando una estequiometría exacta y minimizando las interrupciones del proceso.

Al generar una curva de calibración específica para el material que se dosificaba, los investigadores pudieron alinear los ajustes del DOSER con las cantidades necesarias del reactivo sólido. Esto permitió que el sistema funcionara continuamente sin necesidad de intervención manual ni ajustes, lo que resulta especialmente ventajoso en configuraciones de química de flujo que requieren ciclos largos e ininterrumpidos.

Fig. 2. Curva de calibración que ilustra el peso de material suministrado durante un periodo de 10 minutos a diferentes velocidades de dosificación. (Crédito del gráfico: DOI: 10.1021/acs.oprd.7b00328; Org. Process Res. Dev. 2017, 21, 2052−2059)

Integración en el Proceso de Flujo

El LAMBDA DOSER se integró a un reactor de tanque agitado continuo (CSTR), donde la D-glucono-1,5-lactona sólida se mezcló con anhídrido acético y un catalizador. Esta reacción dio lugar a la formación de una gluconolactona intermedia peracetilada que se procesó posteriormente para producir ciclopentenona.

Fig 3: Integración del DOSER LAMBDA en dos reactores de tanque agitado continuo (CSTR) (Crédito de la imagen: DOI: 10.1021/acs.oprd.7b00328; Org. Process Res. Dev. 2017, 21, 2052-2059)

La incorporación del DOSER al sistema de flujo ayudó a superar una limitación clave: la escasa solubilidad del reactivo sólido. Al permitir la dosificación controlada del reactivo, el equipo pudo ampliar la reacción y hacerla funcionar de forma continua, alcanzando un rendimiento de 200 gramos por hora de compuesto intermedio de gluconolactona peracetilada. Lograr un alto rendimiento del compuesto intermedio, con un control preciso, es esencial para garantizar la eficacia y escalabilidad de toda la síntesis de flujo. Además, este intermediario permite un proceso continuo, minimizando la necesidad de complejas etapas de purificación antes de pasar a la siguiente fase.

Tras la producción de gluconolactona peracetilada, se transformó en piranona (compuesto 7) mediante eliminación catalizada por bases, seguida de un reordenamiento mediado por bases utilizando hidróxido sódico en metanol para obtener la ciclopentenona deseada. El producto final se purificó mediante un método de extracción acuosa en línea, que eliminó las impurezas y el exceso de reactivos.

Fig 4. Visión general del proceso de síntesis de ciclopentenona y montaje (Crédito de la imagen: DOI: 10.1021/acs.oprd.7b00328; Org. Process Res. Dev. 2017, 21, 2052-2059)

Conclusión

La integración del dosificador de sólidos LAMBDA DOSER en este sistema de flujo continuo pone de manifiesto la importancia de la dosificación fiable de sólidos en la química de flujo. Esta aplicación, permitió a los investigadores superar los retos asociados a la manipulación de reactivos sólidos, asegurando un proceso de síntesis estable, escalable y eficiente. Mientras que la dosificación de sólidos en química de flujo puede ser una tarea compleja, herramientas como el DOSER proporcionan una solución práctica para la adición de polvo automática y controlada en estos procesos.

El uso del DOSER de LAMBDA contribuyó al éxito del proceso de flujo continuo de varias maneras:

• Escalabilidad: El DOSER hizo posible la alimentación continua de reactivos sólidos, lo cual es crucial cuando se escalan procesos de flujo que involucran materiales poco solubles.
• Mejor control del proceso: El control preciso de la alimentación de sólidos garantizó que la reacción se desarrollara sin problemas, con un riesgo mínimo de desviaciones en la estequiometría o la velocidad de reacción.
• Funcionamiento continuo: Al permitir la dosificación ininterrumpida de sólidos, el DOSER ayudó a mantener un flujo constante durante todo el proceso, evitando la necesidad de intervención manual.

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