填充床振蕩流反應器中氨曲南主環(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-蘇氨酸為起始反應物CA，經(jīng)過酯化反應、氨解反應、氨基保護反應、羥基甲磺酰化反應、磺化反應、環(huán)合反應、脫氨基保護基反應、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。脫氨基保護基反應是氫解芐氧羰基保護氨曲南主環(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、程設計出優(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，研究了顆粒負載型Pd/C催化劑的動力學特性，并根據(jù)該氣液固三相反應的特點采用填充床振蕩流反應器進行脫氨基保護基反應，以增強相間傳遞速率及催化劑表面更新速率，同時實現(xiàn)平推流式的連續(xù)化反應過程。主要工作如下:
　　在連續(xù)化工藝的設計和優(yōu)化過程中，選擇或設計合適的反應器型式是關鍵，但這首先要求對反應的特性有足夠的了解。本文在自制的外循環(huán)無梯度式反應器中考察了不同反應溫度和氫氣壓力下

3、反應物濃度隨時間的變化規(guī)律，同時考慮了氫氣在反應溶液中溶解度的影響，發(fā)現(xiàn)反應溫度及氫壓的增加使反應速率加快，并建立了反應動力學模型，該反應對芐氧羰基保護氨曲南主環(huán)反應物CA為1級，氫氣為0.28級，反應活化能為39.062 kJ/mol。經(jīng)校驗，動力學方程預測結(jié)果與實際結(jié)果平均相對誤差為6.4％，該誤差能滿足工程設計要求。
　　該反應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。實驗考察了本反應催化劑的穩(wěn)定，發(fā)現(xiàn)經(jīng)過持續(xù)

4、96 h反應后，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。
　　本反應過程為氣液固三相反應，因而采用新型的填充床振蕩流反應器(Packed-bed Oscillatory Flow Reactor, POFR)作為連續(xù)化反應設備。在自制的填充床振蕩流反應器中考察了不同振蕩頻率和振幅時反應器內(nèi)流體的流動模式，以水為流動相，在線檢測了不同振蕩條件下的停留時間分布(RTD)曲線，并以軸向返混模型描述填充式振蕩流反應器流動特性

5、，整合了模型參數(shù)，得到振幅、頻率對模型參數(shù)的影響，同時與無振蕩時的填充床反應器的流動特性進行了比較。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，Pe數(shù)隨著頻率的增加而增加;振幅較高時，Pe數(shù)隨著頻率的增加而降低。與無振蕩時相比，施加振蕩時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與頻率的關系式。進一步在填充床反應器中進行反應實驗，以考察振蕩對本反應傳遞的