Forskere udtænker en billigere og hurtigere måde at kontinuerligt producere aminer på

Forskere ved North Carolina State University har udviklet en hurtigere og billigere teknik til fremstilling af hindrede aminer - en klasse af kemikalier, der bruges som byggesten i produkter lige fra lægemidler og landbrugskemikalier til rengøringsmidler og organiske lysdioder.

"Hindrede aminer bruges i et enormt udvalg af produkter, men alle de eksisterende teknikker til fremstilling af disse aminer er komplicerede og dyre," siger Milad Abolhasani, tilsvarende forfatter til et papir om den nye teknik og lektor i kemisk og biomolekylær teknik. i NC State. "Vi satte os for at udvikle en bedre metode til at syntetisere disse hindrede aminer, og vi havde succes."

En af de billigere teknikker til fremstilling af hindrede aminer er hydroaminomethylering eller HAM. Den kemiske industri har dog stort set undgået at bruge HAM, fordi der er for mange måder, hvorpå tingene kan gå galt - efterlader producenterne med uønskede kemikalier i stedet for de funktionaliserede aminer, de forsøgte at lave. Forskere har forbedret HAM-processen gennem årene. Men alle teknikkerne til at undgå uønskede biprodukter har betydet at forlænge tidsrammen for HAM-processen, så det tager timer at udføre alle de nødvendige reaktioner. Indtil nu.

"Vi har udviklet en HAM-teknik, der gør brug af reaktorteknologier med kontinuerlig strøm til at producere hindrede aminer mere effektivt," siger Abolhasani. "Vores HAM-proces tager i de fleste tilfælde mindre end 30 minutter. De eneste produkter er hindrede aminer og vand. Og vi er i stand til at genbruge den primære katalysator, rhodium/N-Xantphos, hvilket yderligere sænker omkostningerne."

Succesen med den nye teknik er muliggjort af to ting. For det første var forskerne i stand til at gøre reaktionens kinetik langt mere effektiv ved at bruge en kontinuerlig strømningsreaktor, der giver mulighed for kontinuerlig strøm af både gasser og væsker i et segmenteret strømningsformat. For det andet gør den nye teknik brug af en co-katalysator - fluoreret benzoesyre - som reducerer mængden af ​​energi, der er nødvendig for at udføre nogle af de nødvendige reaktioner i HAM-processen.

I sidste ende reducerer denne teknik omkostningerne ved at producere hindrede aminer ved hjælp af billigt råmateriale, hvilket giver brugerne mulighed for at producere dem hurtigere og uden giftige biprodukter.

"Ved at designe et kooperativt katalysatorsystem har vi vist, at hastigheden af ​​HAM-reaktionerne i vores system kan være 70 gange højere end de eksisterende state-of-the-art processer," siger Malek Ibrahim, førsteforfatter af papiret og en tidligere postdoc-forsker ved NC State. "Denne proces er også et godt eksempel på, hvordan flowkemiplatforme kan forbedre katalysatoromsætningsfrekvensen, hvilket bliver stadig vigtigere, efterhånden som prisen på rhodiumkatalysatorer stiger."

Den nye teknik er særligt attraktiv for decentrale produktionsoperationer, da det nødvendige udstyrs lille fodaftryk og dets skalerbarhed giver brugerne mulighed for effektivt at producere hindrede aminer på stedet og efter behov.

"Derudover kan den samme teknik også bruges til at producere enaminer - som er andre kemiske byggesten - efter behov, blot ved at justere de opløsningsmidler, vi bruger i flowreaktoren," siger Ibrahim. "Du kan bogstaveligt talt skifte frem og tilbage mellem at producere aminer og enaminer uden at skulle stoppe produktionsprocessen, da det eneste, du ændrer, er opløsningsmiddelblandingen."

Forskerne har indgivet et foreløbigt patent på den nye teknik og leder nu efter industrielle partnere til at sætte teknikken i udbredt brug.

Artiklen, "Recyclable Cooperative Catalyst for Accelerated Hydroaminomethylation of Hindered Amines in a Continuous Segmented Flow Reactor," vil blive offentliggjort den 4. maj i tidsskriftet Nature Communications . + Udforsk yderligere

Forskning kunne muliggøre samlebåndssyntese af udbredte aminholdige lægemidler