Baixe Química de Fluxo contínuo e outras Notas de estudo em PDF para Física, somente na Docsity! Flow Chemistry Programa de Pós-Graduação em Ciência e Tecnologia Ambiental Disciplina: Tecnologias Limpas em Síntese Orgânica Prof. Dr. LUCAS PIZZUTI Doutorando: Edvanio Chagas  Introdução..........................................................................2  Reatores.............................................................................7  Micro Reatores.................................................................10  Escalonamento.................................................................12  Outras Facilidades............................................................15  Desvantagens...................................................................16  Construção De Micro Reatores..........................................17  Exemplos/Aplicação.........................................................19  Referências.......................................................................30 2 SUMÁRIO  Os maiores obstáculos para a implementação dos preceitos da química verde na indústria química americana [3] 5 INTRODUÇÃO  Inserção dos preceitos Green Chemistry na indústria química passa pelo desenvolvimento de novas tecnologias de processo.  A condução de reações sob regime contínuo apresenta grande potencial, sendo já aplicada com sucesso em processos industriais na área petroquímica e de alimentos.  Sua utilização na indústria farmoquímica não é ainda amplamente difundida, sofrendo com o ceticismo dos químicos clássicos. Entretanto, cresceu bastante nos últimos cinco anos [2] 6 INTRODUÇÃO  Reações químicas ocorrem de maneira contínua ;  Gama de diferentes reatores tubulares; 7 REATORES Volumes de trabalho que podem variar de 15 nL a 1 L.  Sistemas micro fabricados consistindo de múltiplos canais com volumes da ordem de 10 a 100 μL no qual o meio L no qual o meio reacional flui continuamente e a produção de substâncias químicas ocorre de maneira contínua em um regime semiestacionário de reação [4] 10 MICROREATORES Figura 2. Esquema geral de um micro reator  Diferentes regimes de fluxo podem ser obtidos dependendo do tamanho e geometria dos canais[4]. 11 MICROREATORES Figura 3. Tipos de fluxo que podem ser obtidos de acordo com a zona de mistura empregada  Condições bifásicas (fase orgânica/fase aquosa ou fase gasosa/ fase líquida). Formação de micro ambientes (microbolhas) equidistantes entre eles. Reações aconteçam na interface dos microambientes, devido a agitação do tipo vórtice apresentada por estes. Característico de sistemas de baixa velocidade (líquidos viscosos) ; Escoamento acontece por meio de camadas paralelas A única possibilidade de mistura dos fluidos é por difusão O a m nto da velocidade e a modificação da geometria do microcanal através da inserção de “loops”, zig-zags Permitem o rompimento do regime laminar dos fluidos Característica des rdenada e lto poder de mistura  O aumento de escala destas reações pode ser realizado de diversas maneiras. O modo mais simples é aumentar o tempo de residência da reação, o chamado “scaling out”.  Aumento no número de microestruturas (numbering-up) 12 ESCALONAMENTO  Facilidade de implementação de controles em processo. Detectores de temperatura, pH, UV-VIS, DAD, IV (próximo ou médio), RAMAN ou índice de refração podem ser instalados em série em diferentes pontos dos microcanais, permitindo o acompanhamento em tempo real dos eventos.[4] 15 Outras Facilidades  Impossibilidade de um sistema de reação que tenha material insolúvel, seja na solução do material de partida ou o produto.  Enquanto sistemas heterogêneos líquido/líquido e gás/líquido não são limitações à tecnologia de fluxo contínuo, a presença de material sólido insolúvel pode implicar no entupimento da tubulação e do reator. 16 DESVANTAGEM 17 CONSTRUÇÃO DE MICRO REATORES  A prototipagem rápida de um sistema microfluídico é de fundamental importância para um laboratório de pesquisa na fase exploratória do design eficiente para um micro reator.  Esta deve apresentar baixo custo e tempo reduzido nas etapas de concepção do design do micro reator, sua fabricação e teste final do sistema. 20 2- Process intensification in flow. Aminolysis reaction of secondary amine (4) 1,4- dihydronapthalene oxide (5).[1] EXEMPLOS 21 EXEMPLOS 3 - Synthesis of ortho-functionalized phenols using an integrated three step continuous flow system with three unique temperature controlled reaction zones. 22 EXEMPLOS 4. Reatores fotoquímicos de fluxo contínuo representativo Os processos fotoquímicos oferecem padrões de reatividade únicos e várias vantagens para uma síntese mais verde: fótons são um reagente renovável inócuo, os iniciadores radicais podem ser evitado e, em alguns casos, a luz visível pode ser suficiente para promova essas reações 25 APLICAÇÕES Sequência de reações em fluxo contínuo na obtenção de inibidor de caseína kinase APLICACÕES ao 32,5 ulfmin 0 09 R 250 ul rã u 1 Ra 150ºC,3,75min | Rs E rn og s IM] o o Ê o 1000 ul N Xp 200 ºC, 10 min R, 32,5 ul/min 0I5M (DMF) º o 32,5 uL/min R R; Rendimento Ru já HAN ONHa Ph 3-0H-Ph 46% bow 4-OMe-Ph 3-0H-Ph 43% (DME) 3-0H-Ph 3-0H-Ph 45% 4-F-Ph 3-0H-Ph 39% 4-Br-Ph 3-0H-Ph 43% 4-Me-Ph 3-0H-Ph 44% B-Naftila 3-0H-Ph 43% 2-Thiofenila 3-0H-Ph 45% Figura 3. Sequência de reações em cascata sob regime de fluxo contínuo na obtenção de derivados 5-(tiazol-2-il)-3,3-di-hidropirimidin-2(H)-ona 26 27 APLICAÇÕES Síntese do Ibuprofeno com reações em cascata sob regime de fluxo contínuo