Suivi en temps réel de réactions effectuées en utilisant traitement en flux continu: la préparation du 3-Acetylcoumarin comme un exemple

L’objectif global de cette procédure est de surveiller les réactions chimiques en temps réel à l’aide d’un traitement en flux continu. Cette méthode peut aider à optimiser les conditions pour les réactions chimiques effectuées à l’aide d’un traitement en flux continu. Il permet également à l’utilisateur de s’assurer que la qualité du produit reste constante tout au long du processus.

Le principal avantage de cette technique est que les réactions peuvent être surveillées en temps réel et qu’il est possible de voir les effets des changements de paramètres à la volée. La procédure que vous verrez ici découle d’une méthode que nous avons d’abord développée pour surveiller les réactions chimiques effectuées dans une unité scientifique à micro-ondes. Nous avons utilisé la synthèse de la protéine papine de trois acétyl coumarine à partir de l’aldéhyde cyle et de l’acétoacétate d’éthyle comme réaction modèle.

Ici, pour commencer, obtenez des spectres de ramen pour toutes les matières premières et les spectres de superposition du produit et identifiez une bande intense qui est unique au produit. Utilisez cette bande de ramen pour surveiller la progression de la réaction. Une bande à 1 608 numéros d’onde a été sélectionnée dans ce cas pour mettre en place la cellule d’écoulement.

Utilisez une cellule d’écoulement appropriée d’une largeur de 6,5 millimètres, d’une hauteur de 20 millimètres et d’une longueur de trajet de cinq millimètres. Placez la cellule d’écoulement dans un récipient qui offre un environnement exempt de lumière ambiante. Connectez ensuite le tube à l’entrée et à la sortie de la cellule d’écoulement.

Procurez-vous un spectromètre ramen approprié avec un ensemble d’obstacles flexible qui peut être placé à proximité de la cellule d’écoulement. Placez ensuite l’ensemble optique à travers une ouverture de taille appropriée dans la boîte contenant l’ensemble de cellule d’écoulement. Faites glisser l’ensemble optique jusqu’à ce qu’il touche la cellule d’écoulement, puis tirez-le vers l’arrière en laissant un espace d’environ deux millimètres.

Après avoir rempli la cellule d’écoulement avec de l’acétone à 100 %, allumez le spectromètre ramen et acquérez des spectres. En mode de balayage continu, focalisez le laser en déplaçant doucement le conduit de lumière une fraction à la fois. Continuez à déplacer le conduit de lumière jusqu’à ce que le signal soit à son intensité maximale et que les pics soient nets et bien définis.

Ajouter de l’aldéhyde de sali et de l’acétoacétate d’éthyle dans une fiole jaugée de 50 millilitres. Ajoutez ensuite de l’acétate d’éthyle à un volume total de 50 millilitres et mélangez soigneusement le contenu. Transférez une aliquote de 10 millilitres de la solution mère dans un flacon en verre de 20 millilitres contenant une barre d’agitation magnétique et étiquetez ce flacon comme réactif dans un flacon de 250 millilitres.

Placez 150 millilitres d’acétate d’éthyle et étiquetez cette bouteille comme solvant. Enfin, placez 150 millilitres d’acétone dans un flacon de 250 millilitres étiqueté comme solvant intercept. Assurez-vous que l’unité de débit dispose d’au moins deux pompes et étiquetez-les clairement.

Ici, nous utilisons B et C, étiquetons et identifions clairement chaque pompe. Placez les lignes de sortie des lignes de collecte et de déchets dans deux bouteilles individuelles de 100 millilitres étiquetées respectivement produit et déchets. En tant que réacteur, utilisez une bobine PFA d’une capacité de 10 millilitres capable d’être chauffée.

Connectez le tube sortant B à l’entrée de la bobine du réacteur PFA. Installez un mélangeur à trois ports polyether ether ketone ou peak T. Après la bobine du réacteur, connectez le tube sortant de C au mélangeur en T à 90 degrés de la bobine du réacteur, sortez du tube et connectez un morceau de tube au troisième port du mélangeur en T.

À l’autre extrémité de ce tube, placez un régulateur de contre-pression. Connectez la ligne de la sortie du régulateur de contre-pression à l’entrée de la cellule d’écoulement. Connectez ensuite une ligne de la sortie de la cellule d’écoulement à l’interrupteur de collecte des déchets.

Amorcez les conduites de solvant pour B et C ainsi que la ligne de réactif pour B avec solvant. Déplacez ensuite la ligne de réactif pour B de la bouteille de solvant à la bouteille de réactif. Bien que la réaction se déroule sans heurts avec le phytate comme solvant, le produit n’est pas complètement soluble à température ambiante.

Pour atténuer le colmatage potentiel du régulateur de contre-pression ainsi que pour éviter les particules solides dans la cellule d’écoulement, nous interceptons le flux de produit après la bobine du réacteur avec de l’acétone pour solubiliser complètement le produit à l’aide de B.Passez l’acétate d’éthyle à travers la bobine du réacteur à deux millilitres par minute jusqu’à ce qu’il soit rempli. Ensuite, passez l’acétone à travers C à un débit de deux millilitres par minute. Pendant deux minutes, ajustez les débits de solvant pour B et C à un millilitre par minute et réglez le régulateur de contre-pression à une pression de sept bars.

Réglez également la température de la bobine du réacteur à la température souhaitée après avoir vérifié que l’équipement est correctement configuré. Et une fois que le système atteint une température et une pression constantes, vérifiez qu’il n’y a pas de fuites, puis lancez la réaction. Prenez un balayage en arrière-plan du système de solvant d’acétate d’éthyle acétone lorsqu’il passe à travers la cellule d’écoulement.

Cela sera automatiquement soustrait de toutes les analyses suivantes. Après avoir configuré le spectromètre pour qu’il effectue des balayages toutes les 15 secondes, injectez la périne du tuyau en une seule fois dans le réactif marqué du flacon en verre après avoir soigneusement mélangé, passez B du solvant au réactif. Réglez le flux de sortie pour qu’il recueille lorsque tout le matériau est complètement chargé, repassez B du réactif au solvant.

Continuez à faire circuler le solvant à travers la bobine du réacteur pendant encore 30 minutes. Une fois ce temps écoulé, éteignez le chauffage. Éteignez les pompes B et C.

Lorsque la température de la bobine du réacteur a refroidi à moins de 50 degrés Celsius, il faut analyser les données, exporter les données du spectromètre de ramen vers une feuille de calcul et tracer l’intensité des ramen à 1 608 numéros d’onde en fonction du temps pour optimiser les conditions. Effectuez la réaction sur un certain nombre de débits et de températures de réacteur de manière itérative, et superposez les graphiques d’intensité des ramen à 1 608. Le nombre d’ondes par rapport au temps passé après avoir examiné diverses conditions exécute la réaction en utilisant les conditions optimisées pour permettre la conversion de produit la plus élevée.

Une intensité de ramen plus élevée est corrélée à une conversion de produit plus élevée. La préparation en flux continu de trois acétyl cumérine a été choisie comme réaction représentative pour la surveillance en ligne comme point de départ, la réaction a été exécutée à 25 degrés Celsius et un débit de réactif d’un millilitre par minute et l’intensité du ramen à 1 608 numéros d’onde a été enregistrée dans le but d’obtenir la conversion la plus élevée possible. La réaction a été réalisée à des températures plus élevées, fonctionnant à un débit d’un millilitre par minute, augmentant la température de réaction d’abord à 65 degrés Celsius, puis à 130 degrés Celsius.

Il en a résulté une augmentation de la conversion du produit, comme en témoigne l’augmentation constante de l’intensité des ramen à 1 608 numéros d’onde au niveau d’une bobine de réacteur. Température 130 degrés Celsius. La diminution du débit de 1,0 à 0,5 millilitre par minute n’a pas augmenté de manière significative l’intensité des ramen à 1 608 numéros d’onde.

Avec des conditions optimisées en main, la réaction a été effectuée. Encore une fois. Isolation du produit à 72 %rendement En tentant cette procédure, il est important de ne pas oublier de trouver un signal approprié dans le spectre Raman à surveiller au fil du temps.

Les étapes critiques du protocole comprennent l’assemblage correct de la tuyauterie du réacteur et l’interfaçage de la cellule Raman. Bien qu’il puisse y avoir une courbe d’apprentissage abrupte une fois maîtrisé, cette procédure peut être utilisée pour réduire en onglet une gamme de réactions chimiques.