استخدام المفاعلات الصغيرة-أنابيب توقف التدفق لتطوير التحولات العضوية

الهدف العام من هذه التجربة هو فحص التفاعلات باستخدام منصة مفاعل الأنابيب الدقيقة المتوقفة التي تجمع بين عناصر من كل من مفاعلات التدفق المستمر والمفاعلات الدفعية. اخترعنا هذه التقنية للتغلب على المشاكل التي لا يكون فيها نظام تدفق الأنابيب الدقيقة المستمر فعالا للتفاعل على نطاق صغير بالإضافة إلى فحص التفاعل. الفرق بين نظام مفاعل الأنابيب الدقيقة المتوقفة عن التدفق ونظام تفاعل الأنابيب الدقيقة المستمر ، هو أن هناك صمامين قبل وبعد كل أنبوب صغير في نظامنا.

تتمثل المزايا الرئيسية لهذه التقنية في أنها خضراء وآمنة وسهلة الاستخدام لفحص التفاعل وأكثر كفاءة من مفاعلات مقاعد البدلاء التقليدية ، ولكنها تنطوي على تحول عضوي. لتحضير مفاعل أنابيب صغيرة لإيقاف التدفق ، قم بلف 300 سم من أنابيب PFA عالية النقاء في حلقة ضيقة. قم بتأمين الأنبوب برباط مضغوط.

وقم بتوصيل صمام إغلاق بكل طرف. من السهل بناء مفاعل SFMT ، لذلك نقوم فقط بإعداد تفاعل SMFT لكل حالة ليتم فحصها. قم بتوصيل المفاعل بمنظم ضغط خلفي 20 رطل لكل بوصة مربعة وتركيب T منخفض الضغط متصل بخزان غاز الأسيتيلين ، عبر صمام إبرة.

اغمر نهاية الزي التنظيمي للضغط الخلفي في الأسيتون. بعد ذلك ، ضع 58.5 ملليغرام من 4-iodoanisol ، في قارورة دائرية القاع سعة 10 مل مع شريط تحريك. أضف إلى القارورة ، 8.5 ملليغرام من كلوريد مثنائي (ثلاثي فينيل فوسفين) ، و 1 ملليغرام من يوديد النحاس ، و 80 ميكرو لترا من DIPEA ، و 2.5 مليلتر من ثنائي ميثيل سلفوكسيد.

سدادة القارورة بحاجز مطاطي ، وابدأ في تقليب الخليط في درجة حرارة الغرفة. استخدم بالونا مملوءا بالأراجان لإزالة الغازات من الخليط لمدة 15 دقيقة مع التحريك. عند الانتهاء من إزالة الغازات ، قم بإزالة إبرة التنفيس ، متبوعة بمجموعة البالون.

بعد ذلك ، استخدم طولا قصيرا من أنابيب PFA عالية النقاء وتركيب إبرة لور لتجهيز حقنة من الفولاذ المقاوم للصدأ بسعة ثمانية ملليتر بإبرة طويلة. أدخل الإبرة من خلال الحاجز إلى أسفل القارورة. واسحب سائل التفاعل في المحقنة.

افصل المحقنة عن الإبرة. قم بتأمين المحقنة في مضخة حقنة ، وقم بتوصيل المحقنة بتركيب T الذي يربط مفاعل SMFT وغاز الأسيتيلين. قم بتطهير الأنبوب بغاز الأسيتيلين حتى يتم ملاحظة الفقاعة في منظم الضغط الخلفي.

ثم ابدأ في تحميل خليط التفاعل في المفاعل بمعدل 300 ميكرو لتر في الدقيقة. استخدم صمام الإبرة لضبط معدل تدفق الأسيتيلين حتى تكون نسبة السائل إلى الغاز بين تركيبات T وصمام إغلاق مدخل المفاعل واحدا إلى واحد. أغلق صمام إغلاق مخرج المفاعل بمجرد تحميل خليط التفاعل بالكامل في الأنبوب ويبدأ الخليط في التسرب من مخرج منظم الضغط الخلفي.

اضغط على المفاعل بالأسيتيلين حتى يصبح خليط التفاعل غير متحرك في المفاعل. ثم أغلق صمام إغلاق مدخل المفاعل وصمام الإبرة. افصل المفاعل عن النظام وضعه في حمام زيت السيليكون ، ويتم تسخينه إلى درجة حرارة التفاعل المطلوبة ، مع الحرص على إبقاء صمامات الإغلاق خالية من الزيت.

اترك المفاعل في حمام الزيت لمدة ساعة. ثم استخدم الهيكسين لشطف زيت السيليكون من المفاعل. استخدم حقنة من الفولاذ المقاوم للصدأ سعة ثمانية ملليلتر لدفع خليط التفاعل من المفاعل إلى قارورة سعة 20 مل.

اغسل البقايا في القارورة بأربعة ملليلتر من ثنائي إيثيل الأثير. اغسل الخليط بأربعة ملليلتر من محلول كلوريد الأمونيوم المشبع المائي ، واستخرج المنتج إلى 1.5 مل من ثنائي إيثيل الأثير. تحديد العائد باستخدام GC-MS.

لتنظيف النظام ، استخدم مضخة الحقنة لغسل الأنبوب بمذيب لاستخدامه في التفاعل التالي. جفف النظام بغاز النيتروجين لمدة 20 دقيقة. لبناء مفاعل SFMT ، لف 340 سم من أنابيب PFA عالية النقاء في حلقة وقم بتركيب الأطراف بصمامات الإغلاق.

بعد ذلك ، امزج الكواشف للتفاعل في قارورة سعة 10 ملليلتر وأغلق القارورة بغطاء نهاية حاجز سيليكون. يقطع الخليط لمدة 15 دقيقة باستخدام بالون أراغان. قم بإزالة الإبر بعد التفريغ.

قم بتوصيل المفاعل بخط غاز الأركان باستخدام جسم اتحاد الذروة ، وقم بتطهير أرجون المفاعل لمدة خمس دقائق. بعد ذلك ، أغلق صمامي إغلاق المفاعل للحفاظ على جو الأرجون. بعد ذلك ، قم بتجهيز حقنة سعة ثلاثة ملليلتر بإبرة طويلة.

اثقب حاجز القارورة واسحب خليط التفاعل المختلط مسبقا في المحقنة. بعد ذلك ، اقلب المحقنة واضغط برفق على المكبس حتى يتم طرد جميع الفقاعات ، مع ترك خليط التفاعل فقط في المحقنة. رج المحقنة برفق لضمان التجانس.

استخدم محول luer لتوصيل المحقنة بمفاعل SFMT. افتح كلا صمامي الإغلاق وأدخل خليط التفاعل في المفاعل ، إما يدويا أو باستخدام مضخة حقنة. أغلق كلا صمامي الإغلاق ، وضع المفاعل في وسط شريط LED أزرق.

قم بإزالة الخليط لمدة خمس إلى 48 ساعة حسب الرغبة. بعد ذلك ، استخدم حقنة سعة ثلاثة ملليلتر لدفع خليط التفاعل إلى قارورة نظيفة مستديرة القاع. اشطف البقايا في القارورة بفائض ثنائي إيثيل الأثير للحصول على المنتج الخام.

تركيز المنتج وتحديد معدل التحويل باستخدام تحليل الرنين المغناطيسي النووي بالبروتون، عن طريق إضافة كمية مناسبة من 1 ، 3 ، 5 تريميثوكسي بنزين كمعيار داخلي. أولا ، لف 300 سم من أنابيب PFA عالية النقاء في حلقة ضيقة ، وقم بتركيب الأطراف بصمامات الإغلاق. قم بتوصيل المفاعل بمنظم الضغط الخلفي ، وبتركيب T في سلسلة مع صمام الإبرة وخزان غاز الأسيتيلين.

بعد ذلك ، تحت جو خامل ، قم بإذابة الكواشف وثلاثة ملليلتر من الأسيتونيتريل ، في قارورة سعة 10 ملليلتر. أغلق القارورة بغطاء وحاجز سيليكون. يزج خليط التفاعل مع الأرجون في حمام جليدي لمدة 10 دقائق.

ثم قم بإزالة إبر الغاز والتنفيس ، و 56 لترا صغيرا من DIPEA إلى الخليط. ينزع الخليط في حمام جليدي لمدة خمس دقائق أخرى. قم بإزالة الإبر عند الانتهاء.

بعد ذلك ، ارسم خليط التفاعل في حقنة من الفولاذ المقاوم للصدأ سعة ثمانية مل مزودة بإبرة طويلة. قم بتوصيل المحقنة بمضخة حقنة ، وقم بتوصيل المحقنة بتركيب T لمجموعة SFMT. تطهير الأنبوب بغاز الأسيتيلين.

ثم ابدأ في ضخ الخليط في الأنبوب بمعدل 100 ميكرو لتر في الدقيقة. اضبط معدل تدفق الأسيتيلين لتحقيق نسبة اثنين إلى واحد من الغاز إلى السائل ، والأنبوب بين التركيب T وصمام إغلاق مدخل المفاعل. بمجرد تحميل خليط التفاعل بالكامل في المفاعل ، أغلق صمام إغلاق مخرج المفاعل.

اضغط على المفاعل حتى يشل الخليط في الأنبوب. ثم أغلق صمام إغلاق مدخل المفاعل وصمام الإبرة. انقل المفاعل إلى حمام مائي ساخن يقع تحت مصابيح LED زرقاء ، مع إبقاء الصمام فوق الماء.

دع الخليط يتفاعل لمدة ثلاث ساعات. ثم انقل خليط التفاعل إلى قارورة مستديرة القاع ، واشطف الأنبوب بفائض ثنائي إيثيل الأثير. تركيز خليط التفاعل للحصول على المنتج الخام.

تحديد نسبة المنتج باستخدام تحليل الفلور 19 MNR. تم تقييم وصلات Sonogashira المكونة من أربعة أيوتو أنيزول مع غاز الأسيتيلين ، في ظل 11 ظرفا مختلفا باستخدام مفاعلات SFMT متعددة ومتوازية أدت ظروف SMFT المثلى إلى تحويل وانتقائية أفضل مما تم الحصول عليه مع مفاعل الدفعة التقليدي. علاوة على ذلك ، تم الانتهاء من فحص SFMT في أقل من ثلاث ساعات.

تم إجراء التحول بوساطة الصور لرباعي ميثيل الإيثيلين والبنزيليدين ميلانينتريل دفعة واحدة في مفاعلات SFMT. تم الانتهاء من تفاعل SFMT في خمس ساعات فقط ، بينما استغرق تفاعل الدفعات 18 ساعة. يمكن أن يكون هذا الانخفاض في وقت التفاعل نتيجة تشتت الأضواء المتجانسة المعززة إلى الكواشف في الأنابيب الدقيقة.

تم اختبار استخدام غاز الأسيتيلين كمادة وسيطة لتحفيز الأكسدة والاختزال الضوئية ، على دفعة واحدة ، في مفاعلات SFMT. تم تقديم أقل من خمسة بالمائة من التحويل في تفاعل الدفعات ، بينما لوحظ 97٪ تحويل في تفاعل SFMT. ويعزى ذلك إلى زيادة قابلية ذوبان غاز الأسيتيلين ونتريل الأسيتو عند درجة الحرارة المرتفعة التي يتم تحقيقها في مفاعل الأنابيب الدقيقة المختومة.

SFMT هو من أفضل مفاعلات تستخدم الأنابيب الدقيقة كحاوية تفاعل. تستخدم المضخات لإدخال الكواشف إلى هذه المفاعلات. باستخدام هذه التقنية ، لا يقتصر وقت التفاعل على طول الأنابيب الدقيقة.

يمكن تحويل أي تفاعل SFMT ناجح بسهولة إلى سرعة التدفق المستمر والإنتاج. تحتاج SFMT فقط إلى كمية صغيرة من الكاشف لتعزيز الكفاءة مع التخمين والضوء لتعزيز التحول. كما أنه يتيح غازات قابلة للاشتعال أكثر أمانا ، خاصة في ظل ظروف الضغط العالي.

هناك العديد من الفوائد التي توفر فيها مفاعلات SFMT ظروفا يمكن الوصول إليها لمفاعلات الدفعات وتجنب العديد من القيود من مفاعلات التدفق المستمر. لذلك ، يثبت أنه طريقة تكميلية مهمة للمختبرات.