A utilização de microrreatores nas indústrias químico-farmacêuticas pode possibilitar uma série de vantagens devido ao seu tamanho reduzido comparado aos reatores batelada, sendo estes mais comumente utilizados por esse tipo de indústria. Essas vantagens podem ser associadas à redução dos tempos de reação da ordem de minutos e à redução da geração de resíduos e subprodutos. Existe um aumento de qualidade expressivo na transferência de massa e de calor, o que acarreta em um processo facilmente controlável e seguro, permitindo maior rendimento e seletividade. A indústria químico-farmacêutica beneficia-se desta tecnologia, pois os microrreatores podem gerar uma grande variedade de compostos, em alguns casos várias ordens de grandeza maior em comparação ao processo batelada tradicional e podem diminuir em anos o tempo para produção comercial de um novo fármaco devido à maior facilidade no aumento da escala de produção. O objetivo deste trabalho foi transpor a reação de síntese de um derivado da tiazolidina-2,4-diona, um intermediário utilizado na produção de fármacos no combate à diabetes millitus II, do processo batelada para microrreator em fluxo contínuo. Por meio dos resultados foi determinado que não existe a necessidade de mais de 80 min. de reação para se atingir aproximadamente 98% de rendimento do produto em batelada, tendo o etanol como solvente e utilizando pirrolidina como base ideal na concentração de 0,040 M. Além disso, com o Screening de solventes foi possível entender melhor os aspectos da reação e determinar que tanto o metanol como o etanol são os mais adequados para a reação. Diferentes bases promotoras da reação foram testadas como substitutas da piperidina referenciada na literatura, que teve sua comercialização proibida no país. O processo em fluxo contínuo no microrreator a 140°C, proporcionou maior conversão e rendimento do que o processo batelada. Foi possível estudar os limites do microrreator em termos de temperatura e concentração de base promotora, sendo possível a aplicação dos princípios da intensificação de processos. Esses dados corroboram com os encontrados para o número equivalente de microrreatores (n°MR), onde para o etanol na mesma temperatura de ebulição do solvente (78°C) são necessários aproximadamente 9 microrreatores para ter a mesma produção de um batelada. Porém, com o aumento de temperatura para 140°C, são necessários 2 microrreatores para ter a mesma produção de um batelada. / The use of microreactors in the chemical-pharmaceutical industries may provide a number of advantages due to their reduced size compared to batch reactors, these being more commonly used by this type of industry. These advantages can be associated with the reduction of reaction times and the reduction of generation of residues and byproducts. There is an expressive quality increase in the transfer of mass and heat, which results in an easily controllable and safe process, allowing greater yield and selectivity. The chemical-pharmaceutical industry benefits from this technology because microreactors can generate a wide variety of compounds, in some cases several orders of magnitude larger than the traditional batch process, and may decrease the time for commercial production of a new drug in years due to the possibility of increasing the production through numbering-up. The objective of this project was to transpose the synthesis reaction of a thiazolidine-2,4-dione derivative, an intermediate used in the production of drugs in the fight against diabetes mellitus II, from batch process to microreactor in continuous flow. Through the results it was determined that there is no need for more than 80 min. of reaction to achieve approximately 98% product yield in the batch process, with ethanol as the solvent and using pyrrolidine as the best base at the optimum concentration of 0.040 M. In addition, with the screening of solvents it was possible to better understand the aspects of the reaction and to determine that both methanol and ethanol are the most suitable for the reaction. Different base reaction promoters were tested as substitutes of the usual base used for this type of reaction, piperidine, often cited in the literature, that had its commercialization prohibited in Brazil. The continuous flow process in the microreactor at 140°C, provided higher conversion and yield than the batch process. It was possible to study the limits of the microreactor in terms of temperature and concentration of promoter base, being possible to apply the principles of process intensification. These data corroborate with those found for the equivalent number of microreactors (nºMR), where for ethanol, at the same boiling temperature of the solvent (78ºC), approximately 9 microreactors are required to have the same production of a batch operated for 8 h. However, for higher temperatures the yields are even higher, and for 140°C, 2 microreactors are required to have the same production of a batch.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:usp.br/oai:teses.usp.br:tde-08052019-102056 |
| Date | 22 March 2019 |
| Creators | Aguiar, Márcio José de |
| Contributors | Palma, Mauri Sergio Alves |
| Publisher | Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP |
| Source Sets | Universidade de São Paulo |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | English |
| Type | Dissertação de Mestrado |
| Format | application/pdf |
| Rights | Liberar o conteúdo para acesso público. |
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