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Catalyse hétérogène, empoisonnement



  1. #1
    Philkylian

    Unhappy Catalyse hétérogène, empoisonnement


    ------

    Bonjour,

    Je rencontre actuellement en unité de production en discontinu un problème d'empoisonnement de notre catalyseur : Pd/C.

    Nous avons identifié que la cause proviendrait de la matière première engagée 5 étapes auparavant dans la voie de synthèse (matière première d'origine chinoise )

    L'opération, qui une simple transposition allylique d'un double liaison extracyclique dans un noyau type terpène) s'effectue dans l'éthanol à reflux.

    Si l'intermédiaire n'est pas transformé immédiatement en produit désiré, il forme une impureté principale ainsi que des dimères (Diels Alder par activation thermique)

    Nous savons que bien des composés peuvent empoisonner ce type de catalyseur : composé aromatiques ou non avec hétéroatome (thiophène, thiol, amines,etc..), phosphate, halogènures, autre métal type métaux lourds, amines, oxydes métalliques, autre métal de transition, etc...

    Nous avons donc envoyé cette matière première, pour analyse par ICP/MS, afin de faire un screening métaux (pollution toujours possible dans des réacterus industriels) et celà n'a rien donné !!!

    Aussi, ma question est simple, comment faire, sachant que le poison peut tout à fait représenter que seulement 100 ppm de cette MP, pour détecter la myriade d'autres "poisons" possibles. Pour les composés souffrés, les analyses sont encours, mais pour les autres ?????? ... sachant que nous sommes de part le domaine d'activité relevant de la santé humaine, tenu d'identifier ladite substance !

    Autre question,d'ordre plus industriel, est ce que quelqu'un parmis vous a connu ce type de problème avec des MP "Chinoises" et quel a été alors la démarche mise en place afin d'éviter ce type de problème ?

    Merci d'avance pour vos réponses

    Philkylian


    -----

  2. #2
    mahnah

    Re : Catalyse hétérogène, empoisonnement

    Bonjour,

    Juste une petite question pour confirmation : cette réaction marche-t-elle parfaitement avec le produit de départ d'une autre origine ?

  3. #3
    Philkylian

    Re : Catalyse hétérogène, empoisonnement

    Bonjour Mahnah,

    Oui, en fait nous ne rencontrons aucun problème avec une source européenne, depuis 10/15 ans

    Nous avions procédé il y a 2/3 ans à un développement afin de qualifier cette source "exotique" à l'échelle pilote (1/10 taille industrielle) et la validation de la filante sur 3 lots avait été sans problème.

    Nous partions donc confiant avec ce même fournisseur... et patatra...

    J'ai vu dans votre profil que vous étiez dans le domaine aussi (chimie médicale) .. je vous laisse donc imaginer ce que ceci représente comme difficulté majeure en face d'un auditeur FDA !!!! si nous ne parvenons pas à identifier la substance indésirée et non détectée avec les méthodes d'analyses dites de routine ....

    PS : les équipements, la mise en oeuvre en production, ont été écartés des causes probables par un scale dowm : les résultats obtenus suite à la mise en oeuvre de la filante au laboratoire de la MP chinoise nous a amené aux mêmes problèmes, toute chose étant égale par ailleur (même réactifs et solvants utilisés qu'en production, etc...).

    La catalyse est bien inhibée par quelque chose qui provient de cette MP !!!

    Merci de votre réponse

  4. #4
    mahnah

    Re : Catalyse hétérogène, empoisonnement

    Je comprends le problème... pas facile!

    Si ça marchait auparavant effectivement. J'imagine que vous avez tout passé en revue et que ça ne vient pas non plus d'une pollution du catalyseur lui-même ou de l'introduction d'un polluant dans les étapes précédentes (quelque chose chose d'autre a-t-il changé ? ce serait une mauvaise coincidence). Si ça marche encore maintenant en laboratoire avec l'ancienne MP, ça ne peut effectivement être dû qu'à la nouvelle.

    Si le polluant est organique, et qu'avec de la chance il n'est pas modifié au cours des 5 étapes, il est peut-être détectable par LC-MS. Il doit se retrouver d'une étape à l'autre.

    Ensuite, ce qui me vient à l'esprit est une analyse LC couplée masse+RMN. Il n'y a pas beaucoup d'appareils de ce type mais ça peut être intéressant.
    Si cette analyse est comparée à celle faite avec la MP "sûre", ainsi qu'avec tous les produits synthétisés en aval, ça permettrait peut être de trouver le fautif.

    Je ne sais pas si cela va vous aider, mais j'imagine que vous avez déjà fait des démarches dans ce sens.

  5. A voir en vidéo sur Futura
  6. #5
    Philkylian

    Re : Catalyse hétérogène, empoisonnement

    Re bonjour,

    En effet, nous avons envoyé tout çà pour analyse LC/MS/MS + RMN, nous attendons les résultats.

    Nous avons aussi vérifié les DSC et les Alpha D au cas où nous serions passé à côté d'un conformère (de cycle entre autre) ou de diastéréoisomères : rien n'apparait de vraiment différents. Nous allons aussi faire du COSY.

    Je viens du laboratoire, et, on se rend compte parfois que la chimie à papa est parfois aidante : en CCM, nous avons un résidu à l'injection très intense pour la MP chinoise, ainsi qu'une fluorescence à 385 nm que nous n'avons pas sur l'européenne.

    Je vais demander demain à ce que l'on flashe, de manière à voir ce fameux dépot et/ou cette fluorescence : que faire si nous récupérons un goudron infâme

    En parrallèle, polluer du catalyseur directement avec cette MP, et voir ce qui reste adsorbé : mais par quelle méthode ?

    Merci de m'aider dans les tatonnements que je vous fais vivre en direct

    Bonne soirée

  7. #6
    mahnah

    Re : Catalyse hétérogène, empoisonnement

    Ce produit en CCM me parait prometteur. Est-il également présent 5 étapes plus tard au moment de la transposition ?
    Si oui et pour savoir si c'est vraiment lui le coupable, vous pouvez essayer la transposition avec du produit 'qui marche' auquel vous ajoutez ce produit.

    Si cette tache est un mélange infâme, c'est plus compliqué. A part les séparer un à un...

    Mais il y a quelque chose qui m'échappe : la réaction est inhibée, mais si je comprends bien, elle marche suffisamment pour poursuivre la suite des opérations, d'où l'intérêt d'absolument identifier l'impureté. C'est ça ?

  8. #7
    shaddock91

    Re : Catalyse hétérogène, empoisonnement

    Bonjour.

    Après avoir lu l'historique du problème on pourrait penser qu'une simple filtration sur silice de la MP chinoise en solution permettrait de résoudre le problème.

    Une question avez-vous contrôlé la MP en microanalyse ? C'est du contrôle de grand papa, mais s'il y a pollution par minéraux, contre ions ou métaux lourds vous ne passerez pas à côté (demander également s'il ya un résidu de combustion lors de la microanalyse).

    Je pense à celà puisqu'il m'est arrivé de bloquer une hydrogénation catalytique à cause d'iodures (non désirés).

  9. #8
    Philkylian

    Re : Catalyse hétérogène, empoisonnement

    Bonjour Mahnah, bonjour Shadok,

    En effet Manhah, je vais dès aujourd'hui spoté toute la filante issue de la MP incriminée et suivre ce dépot. Je vais par là même vérifier que le produit issu de cette catalyse en est exempt, puisque ce dépot devrait être fixé sur le support palladié

    La manip avec du bon produit a été faite ce qui a permis d'incriminer la MP chinoise (blind test)

    La réaction est inhibée, mais elle donne quand même du bon produit avec une perte de rendement de 10 à 20%

    Merci Shadok pour ta réponse. En effet dans lavoie de synthèse de cette MP en chine, il ya une méthylation avec ..... du MeI... sur le papier, l'iode n'existe plus suite à la méthylation, mais dans la réalité d'une mise en oeuvre industrielle, rienn'empêche de penser que de l'iode se promène dans un réacteur qui a été utilisé pour ce faire... connaissant le niveau de netoyage d'un équipement,les méandre d'unposte réactionnel, de l'iode libre peut avoir sublimée et s'être cachée dans n'importe quel périphérique du réacteur et relarguée par la suite au stade suivant...

    La molécule en question a suffisamment de site actif pour capté la fugitive !!!

    Nous allons procéder à une recherche d'iode par une méthode sélective et au besoin suivre tes conseils pour la microanalyse

    A bientôt

  10. #9
    Philkylian

    Re : Catalyse hétérogène, empoisonnement

    Qui aurait une méthode rapide de titration des ions iodures ?
    Merci

  11. #10
    Philkylian

    Re : Catalyse hétérogène, empoisonnement

    Bonjour,

    Suite de la recherche..... mais pas fin

    Il s'avère que la MP chinoise spotée en CCM présente un résidu à l'injection alors que l'européenne non. Ce résidu à l'injection fluoresce à 385 nm

    Ce résidu est un peu capturé avec un traitement avec de la Celatom, pas possible d'utiliser de la silice car soluble dans le milieu de dissolution pour le traitement (reflux dans 30 V/P d'éthanol), ce résidu est éliminé par le Pd/C (le blanc des essais cf. supra nous avait montré que le Pd/C ne réagissait pas avec cette MP) mais il faut admettre que c'est quand même un peu cher d'utiliser celui-ci à des seulls fin d'éliminer ce dépot, nous attendons les résultats avec les différents noirs à notre disposition.

    Nous attendons les résultats pour le souffre et l'iode, ainsi que l'ICP/MS et la RMN

    Nous ferons la filante de la synthèse afin de vérifier notre hypothèse..... mais ceci ne nous permet pas encore de savoir quel est ce polluant fluo !!!

    Voilà, bon après midi à toutes et tous
    "Dans la vie, rien n'est à craindre, tout est à comprendre" Marie CURIE

  12. #11
    shaddock91

    Re : Catalyse hétérogène, empoisonnement

    Il est possible, que seul le charbon actif (qui sert de support au Pd) soit suffisant pour nettoyer le produit ! Dans ce cas, un traitement avec du "noir animal" peut suffire (?), ce qui ne coute pas grand chose.

  13. #12
    mahnah

    Re : Catalyse hétérogène, empoisonnement

    Bonjour,
    Ce serait l'idéal en effet. C'est plutôt une bonne nouvelle. Enfin..., si la filante fonctionne maintenant.

  14. #13
    Herebos

    Re : Catalyse hétérogène, empoisonnement

    Bonsoir,
    Pas de solution a priori au problème que tu soumets...
    Mais juste un commentaire sur la MP en provenance de Chine et d'inde : régulièrement des problèmes....
    Pour ce qui est des catalyseurs, nous avons un soucis avec un fournisseur de catalyseur (un Pt/C en provenance de chez E....) : il s'est révelé au cours de nos investigations qu'ils (et les autres fabricants aussi, d'ailleurs)étaient incapable de garantir la qualité de leurs produits. A l'heure acteulle nous en sommes à faire des use-test labo sur chaque lot de catalyseur reçu. Il semble qu'ils ne maitrisent pas à 100% leurs process.

    Bref, désolé pour cette digression, mais si cela ne provient pas du cata, vous avez à faire à un parfait exemple de ce pourquoi l'europe tiens encore un peu la route en terme de concurrence : un produit plus cher, mais la qualité est garantie...(et pas de blague du genre de morceau de pallette dans un big bag, ou un serpent mort...)

  15. #14
    Philkylian

    Re : Catalyse hétérogène, empoisonnement

    Merci pour vos réponse et votre soutien

    Herebos, je vois que vous avez subit vous aussi quelques chinoiseries.... tout comme vous, ce sont maintenant les use-test qui nous permettent de sélectionenr à distance les lots que nous désirons safe, bonjour les pertes de temps, mais, lorsque l'on a pas le choix !!!!!!!!
    "Dans la vie, rien n'est à craindre, tout est à comprendre" Marie CURIE

  16. #15
    Philkylian

    Re : Catalyse hétérogène, empoisonnement

    Bonjour à toutes et tous,

    Nous avons reçu les dosages de l'iode et du souffre. La différence entre les lots de MP européennes et chinoises est assez importante pour l'iode : 300 à 400 fois plus pour les chinoises, mais seulement entre 5 et 10 ppm.

    Est ce que cela peut suffire à empoisonner le Pd/C ?

    Les autres analyses sont encore en cours, nous gardons toutes les pistes !

    Merci pour vos réponses
    "Dans la vie, rien n'est à craindre, tout est à comprendre" Marie CURIE

  17. #16
    Philkylian

    Re : Catalyse hétérogène, empoisonnement

    Bonjour,

    Tous calculs effectués, la contamination du Pd par l'iode correspond à 0.3 % en équivalent molaire. Est ce suffisant pour inhiber partiellement la catalyse ?

    Merci pour vos réponses
    "Dans la vie, rien n'est à craindre, tout est à comprendre" Marie CURIE

  18. #17
    shaddock91

    Re : Catalyse hétérogène, empoisonnement

    Bonjour. Je ne connais pas la masse de catalyseur employé. Au labo j'utilisai environ 10% de Pd/C à 5-10%. Ce qui fait 0,5-1% de Pd en masse.

    En conclusion, 0,3 % en mole d'I- par rapport au produit, peut "intoxiquer" une bonne partie du Pd. Il faut faire le calcul.

    Il faut savoir sous quelle forme est l'iode (organique ou ionique). Si c'est ionique tu devrais t'en débarrasser facilement par lavage.

  19. #18
    Philkylian

    Re : Catalyse hétérogène, empoisonnement

    Bonjour Shadok et merci pour ta réponse,

    Nous ne savons pas encore si cette iode est sous forme de sel (I-) où si elle est greffée sur l'un des noyau du squelette stéroïde.

    Nous avons testé des empoisonnements avec de l'I2 et du NaI à la stoechio de la contamination supposée et nous avons en effet le problème d'inhibition de la catalyse.

    La quantité supposée d'iode est de 1.2 g. Nos engagons 0.2 P de Pd/C 5% à 50% d'eau, ce qui nous donne pour l'u.op industrielle de 65 kg, 350 g de Pd métal soit les fameux 0.3 % d'I2 par rapport au Pd.

    Nous avons demandé de coupler HPLC et ICP/MS et d'aller chercher l'iode (assez facile vu les isotopes) et ensuite récupérer cette entité et la passer en RMN. Nous serons alors fixés.

    Parfois, nous faisons un vrai métier de détective, n'est-il pas ?
    "Dans la vie, rien n'est à craindre, tout est à comprendre" Marie CURIE

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