Předkládaná diplomová práce se zabývá využitím mikroreaktorů pro přípravu meziproduktů pro výrobu léčiv. V literární části byla provedena obšírná literární rešerše zaměřená na využití mikroreaktorů ve farmaceutickém průmyslu, specifika enzymatických reakcí a charakteristiku dvou vybraných modelových reakcí – glycerolýzy a hydrolýzy triacylglyceridů vyšších mastných kyselin.V experimentální části byla provedena úvodní experimentální studie glycerolýzy a hydrolýzys použitím mikroreaktorů. Výsledky byly porovnány s existujícími daty, případně s provedenými vsádkovými experimenty.
Glycerolýza sojového oleje byla studována v meandrovém náplňovém mikroreaktoru s imobilizovaným katalyzátorem. Výsledky glycerolýzy byly porovnány s existujícími datyna referenční náplňové koloně. Srovnání meandrového mikroreakto…ru a referenční náplňové kolony ukazuje výhody použití mikroreaktoru. I přes nižší aktivitu použitého katalyzátoru a negativní vliv stěnového toku je zřejmé, že lepší kontrolou reakční teploty lze dosáhnout srovnatelných a lépe reprodukovatelných výsledků při několikanásobně menším absolutním množství použitého katalyzátoru.
Homogenně katalyzovaná hydrolýza byla testována v kaskádovém mikromísiči a byly provedeny srovnávací experimenty ve vsádkovém uspořádání. Vzhledem k limitacím použité experimentální aparatury nebylo možno provozovat kaskádový mikromísič v režimu poskytujícím potřebnou dispergaci reakční směsi. Omezení aparatury spočívalo především v pulzacích průtoku olejové fáze na vstupu do mikromísiče. Následná titrace vzorku ukázala na řádově nižší obsah volných mastných kyselin v porovnání se vsádkovým provedením. Zde je nutno zdůraznit, že nízký obsah mastných kyselin při kontinuálních experimentech pro homogenně katalyzovanou hydrolýzu byl způsoben především nestabilitou emulgující reakční směsi. Potřebná úprava aparatury vedoucí k odstranění problému by vyžadovala čas a prostředky přesahující rámec této diplomové práce.
ANNOTATION
The presented thesis focuses on the application of microreactors for the synthesisof pharmaceutical intermediates. Comprehensive literature review was compiled summarizingthe latest application of microreactors in pharmaceutical industry, the specific features of enzymatic reactions, and characteristics of the two model reactions – glycerolysis and hydrolysisof the triacylglycerides of fatty acids (of soya-bean oil). Experimental part of work consisted of the initial study of glycerolysis and hydrolysis with the use of microreactors. Experimental results were compared to the pre-existing data or with the batch experiment also carried out within this thesis.
The glycerolysis was studied in the meandering fixed bed microreactor with immobilized enzymatic catalyst. Results were compared with existing data… from the reference packed bed column. This comparison revealed the clearly defined advantages of the microreactor setup. Despite the lower activity of the enzymatic catalyst and the negative effect of the by-pass near-wall flow it is clear that with better control of the reaction temperature provided by microreactor, the nearly identical results can be achieved with the significantly lower amount of catalyst.
The homogeneously catalyzed hydrolysis was tested using the continuous static cascade micromixer and also the reference batch experiments were carried out. Due to the limitation of the used experimental apparatus, it was not possible to operate the cascade micromixer in the regime needed for the optimal dispersion of the reaction mixture. The operation was mainly limited by the pulsating dosage of the oil stream into the micromixer. When comparing to the batch experiments,the subsequent sample analysis showed the order of magnitude lower yields of the free fatty acids.It must be noted that the low yields of free fatty acids were caused maily by instability of emulsifying reaction mixture. Necessary changes of experimental setup to overcome this issue were clearly outside the scope of this thesis.
The printed version of the thesis is available at the department where the thesis was produced. Defence protocol and reviews are available at UCT Prague archive.
