Synthesis and scale-up of arylsulfonylpropenenitriles
Loading...
URL
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Kemian tekniikan korkeakoulu |
Master's thesis
Unless otherwise stated, all rights belong to the author. You may download, display and print this publication for Your own personal use. Commercial use is prohibited.
Authors
Date
2017-08-29
Department
Major/Subject
Chemistry
Mcode
CHEM3023
Degree programme
Master's Programme in Chemical, Biochemical and Materials Engineering
Language
en
Pages
71 + 24
Series
Abstract
The aim of this thesis was to develop a laboratory-scale process of synthesizing arylsulfonylpropenenitriles that would be transferrable to plant-scale without the need of major modifications to the process. Arylsulfonylpropenenitriles have been found to act as NF-kappaB inhibitors capable of inducing apoptosis to colon cancer cells. In addition to this they may act as irreversible protein tyrosine phosphatase inhibitors, these being related to several human diseases. Interest in their synthesis is due to their property of acting as versatile Michael-acceptors and a variety of cycloaddition reactions they may undergo. Moderately little research of their synthesis has been published. Existing methods using inexpensive substrates generally afford low yields in addition to the reactions being carried out in solvents unfit for current industrial use. Higher yields have been obtained with reagents that are either too expensive for bulk production or synthetic routes that incorporate too many reaction steps. The literature study intends to present the majority of the existing synthetic routes in addition to certain routes of structurally analogous non-nitrile vinyl sulfones. Optimization of different process parameters was carried out in this thesis in order to determine the optimal process conditions for industrial manufacture of arylsulfonylpropenenitriles. Parameters screened, such as reaction solvent, temperature, concentration, and moisture sensitivity are commonly tunable in industrial manufacture. Furthermore, crude impurity profiling was carried out in order to identify the sources of major impurities and insight on how to marginalize them. A process following modern green chemistry guidelines has been developed to synthesize a selected model target. The process consists of three reactions two of which were already well established. The main investigated reaction was determined to propagate by a radical pathway allowing rate acceleration by photocatalytic means. The process is remarkable due to no addition requirement of a photocatalyst or a photosensitizer.Syftet med detta examensarbete var att utveckla en process i laboratorieskala för syntes av aryl-sulfonylpropennitriler så att syntesen kan överföras till produktion i fabrikskala utan stora processändringar. Det har visats att arylsulfonylpropennitriler kan fungera som NF-kappaB inhibitorer kapabla av att framkalla celldöd i grovtarmscancerceller. De kan även fungera som irreversibla inhibitorer för proteintyrosinfosfataser, som berör flera olika människosjukdomar. Föreningarnas syntetiska intresse grundar sig på deras egenskap att fungera som Michael-acceptorer och deras olika cycloadditionsreaktioner. Relativt lite forskning omkring syntes av arylsulfonylpropennitriler har publicerats. En del av tidigare publicerade reaktioner, som utgör användning av förmånliga substrater, har i allmänhet lidit av lågt produktutbyte. De flesta synteser har även använt lösningsmedel vilka är klassificerade som odugliga till den nuvarande industrin. Högre produktutbyte har nåtts genom att använda reagenser som är för dyra eller genom processer som innefattar för många steg. Litteraturgranskningens avsikt är att presentera de flesta av dessa synteser i samband med synteser för likartade föreningar. Optimering av olika processparametrar utfördes i detta arbete med avsikt att fastställa de mest optimala processkonditionerna för industriell tillverkning av arylsulfonylpropennitriler. Parametrar som undersöktes var bl.a. reaktionslösningsmedel, temperatur, koncentration och inverkan av fukt p.g.a. att de kan kontrolleras lätt i industriella processer. Därtill framställdes en grov föroreningsprofil för att identifiera källorna för de främsta föroreningarna. En process för att framställa en vald modellprodukt har utvecklats i följd med moderna riktlinjer för grön kemi. Processen omfattar tre reaktioner, av vilka två redan är välkända. Den främst undersökta reaktionens hastighet ökades märkbart genom fotokatalys. Processen är anmärkningsvärd p.g.a. att inga katalytföreningar eller sensibilisatorer krävs.Description
Supervisor
Koskinen, AriThesis advisor
Kallatsa, OiliKeywords
sulfonyl, nitrile, radical, scale-up, photocatalysis, optimization