填充床振蕩流反應(yīng)器中氨曲南主環(huán)合成過程.pdf

1、氨曲南(Aztreonam)是一種β-單環(huán)內(nèi)酰胺抗生素，通常以L-蘇氨酸為起始反應(yīng)物CA，經(jīng)過酯化反應(yīng)、氨解反應(yīng)、氨基保護(hù)反應(yīng)、羥基甲磺?；磻?yīng)、磺化反應(yīng)、環(huán)合反應(yīng)、脫氨基保護(hù)基反應(yīng)、氨曲南主環(huán)與頭孢他啶側(cè)鏈活性酯經(jīng)酰胺化及脫叔丁基后得到。脫氨基保護(hù)基反應(yīng)是氫解芐氧羰基保護(hù)氨曲南主環(huán)過程，該過程是氨曲南合成工藝中主要成本所在，目前主要采用粉末鈀碳催化劑在間歇攪拌釜反應(yīng)器中生產(chǎn)。為提高生產(chǎn)效率，保證產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定性，降低生產(chǎn)成本，擬對該過

2、程設(shè)計(jì)出優(yōu)化的連續(xù)化操作的工業(yè)生產(chǎn)工藝。本文以此為目標(biāo)，研究了顆粒負(fù)載型Pd/C催化劑的動(dòng)力學(xué)特性，并根據(jù)該氣液固三相反應(yīng)的特點(diǎn)采用填充床振蕩流反應(yīng)器進(jìn)行脫氨基保護(hù)基反應(yīng)，以增強(qiáng)相間傳遞速率及催化劑表面更新速率，同時(shí)實(shí)現(xiàn)平推流式的連續(xù)化反應(yīng)過程。主要工作如下:
　　在連續(xù)化工藝的設(shè)計(jì)和優(yōu)化過程中，選擇或設(shè)計(jì)合適的反應(yīng)器型式是關(guān)鍵，但這首先要求對反應(yīng)的特性有足夠的了解。本文在自制的外循環(huán)無梯度式反應(yīng)器中考察了不同反應(yīng)溫度和氫氣壓力下

3、反應(yīng)物濃度隨時(shí)間的變化規(guī)律，同時(shí)考慮了氫氣在反應(yīng)溶液中溶解度的影響，發(fā)現(xiàn)反應(yīng)溫度及氫壓的增加使反應(yīng)速率加快，并建立了反應(yīng)動(dòng)力學(xué)模型，該反應(yīng)對芐氧羰基保護(hù)氨曲南主環(huán)反應(yīng)物CA為1級，氫氣為0.28級，反應(yīng)活化能為39.062 kJ/mol。經(jīng)校驗(yàn)，動(dòng)力學(xué)方程預(yù)測結(jié)果與實(shí)際結(jié)果平均相對誤差為6.4％，該誤差能滿足工程設(shè)計(jì)要求。
　　該反應(yīng)過程的催化劑為貴金屬鈀，其使用壽命決定該過程的生產(chǎn)成本。實(shí)驗(yàn)考察了本反應(yīng)催化劑的穩(wěn)定，發(fā)現(xiàn)經(jīng)過持續(xù)

4、96 h反應(yīng)后，催化劑活性沒有明顯下降，表明該催化劑具有很好的穩(wěn)定性。
　　本反應(yīng)過程為氣液固三相反應(yīng)，因而采用新型的填充床振蕩流反應(yīng)器(Packed-bed Oscillatory Flow Reactor, POFR)作為連續(xù)化反應(yīng)設(shè)備。在自制的填充床振蕩流反應(yīng)器中考察了不同振蕩頻率和振幅時(shí)反應(yīng)器內(nèi)流體的流動(dòng)模式，以水為流動(dòng)相，在線檢測了不同振蕩條件下的停留時(shí)間分布(RTD)曲線，并以軸向返混模型描述填充式振蕩流反應(yīng)器流動(dòng)特性

5、，整合了模型參數(shù)，得到振幅、頻率對模型參數(shù)的影響，同時(shí)與無振蕩時(shí)的填充床反應(yīng)器的流動(dòng)特性進(jìn)行了比較。結(jié)果表明不同振幅下Peclet(Pe)數(shù)隨頻率變化規(guī)律不同。振幅較低時(shí)，Pe數(shù)隨著頻率的增加而增加;振幅較高時(shí)，Pe數(shù)隨著頻率的增加而降低。與無振蕩時(shí)相比，施加振蕩時(shí)Pe數(shù)均增加。引入無量綱參數(shù)λ(λ=振幅 x/催化劑粒徑d)，擬合得到不同λ下軸向混合彌散系數(shù)Ez與頻率的關(guān)系式。進(jìn)一步在填充床反應(yīng)器中進(jìn)行反應(yīng)實(shí)驗(yàn)，以考察振蕩對本反應(yīng)傳遞的