Name: Débit continu de chimie : La réaction de Diphenyldiazomethane avec de l’acide p- nitrobenzoïque (Vidéo) | JoVE Journal
Uploaded: 2017-11-15T15:00:00.000+00:00
Duration: 7 min 6 s
Description: Découvrez le transfert de procédés chimiques du mode batch au mode flux avec la réaction du diphényldiazométhane et de l'acide para-nitrobenzoïque. Cette méthode optimise le contrôle thermique et le mélange pour l'ingénierie chimique.

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Nous tenons à remercier Corning pour le don du réacteur à flux verre.

mises en garde et spécification des réactifs 
Benzophénone Hydrazone : Peut causer une irritation du tube digestif. Les propriétés toxicologiques de cette substance n’ont pas été entièrement étudiées. Peut irriter les voies respiratoires. Les propriétés toxicologiques de cette substance n’ont pas été entièrement étudiées. Peut provoquer une irritation cutanée et oculaire irritation 18.
 activé d’oxyde de manganèse (MnO 2) : (cote santé FS 2) dangereux en cas de contact avec la peau, contact avec les yeux, ingestion et inhalation 19.
 phosphate de potassium dibasique (KH 2 PO 4) : (cote santé FS 2) dangereux en cas de contact avec la peau, contact avec les yeux, ingestion et inhalation 20.
 dichlorométhane : (cote santé FS 2, indice de feu de 1) très dangereux en cas de contact avec les yeux (irritant), d’ingestion, d’inhalation. Dangereux en cas de contact cutané (irritant, perméateur). Inflammation de le œil se caractérise par des rougeurs, arrosage et les démangeaisons 21.
 1. synthèse de la Diphenyldiazomethane (DDM) : <ol><li>avant de commencer la synthèse de la DDM, s’assurer que tous les matériaux nécessaires énumérés sont présents ainsi que les réactifs nécessaires pour faire en sorte que la synthèse correcte peut.</li>
	<li>Ajouter 10 g (équivalent.72) anhydre KH 2 PO 4 et 31 g de dioxyde de manganèse MnO 2 (3,5 équivalents) pour un ballon de 3-cou fond rond 250 mL (1) et un agitateur magnétique activé.</li>
	<li>Ajouter 20 g de benzophénone hydrazone dans une fiole de séparé 100 mL 2-cou fond rond (2), un agitateur magnétique et conserver à température ambiante.</li>
	<li>Ajouter 67 mL de dichlorométhane (DCM) et d’équiper les deux flacons (1 et 2) avec bouchons, thermomètre et thermocouple.</li>
	<li>Après avoir purgé les deux flacons avec un gaz inerte pendant 15 min, appliquer un bain de glace aux KH 2 PO 4 et MnO 2 solution (fiole 1). S’assurer que la température de la solution reste constante à 0 ° C pendant au moins 30 min.</li>
	<li>Après 30 min de température constante, transvaser la benzophénone hydrazone (fiole 2) dans le ballon contenant KH 2 PO 4 et MnO 2 (fiole 1). Effectuer la réaction pendant 24 h atteindre la fin.</li>
</ol> 2. Purification de la DDM : <ol><li>après 24 h, ajouter 120 mL de pentane au mélange réactionnel (une solution pourpre profond, rouge).</li>
	<li>Filtre la solution rapidement par le biais de gel de silice neutre (50 à 200 µm). Il est important que le temps de contact du produit avec la silice ne pas dépasser les 5 min. DDM est acide sensible ; décomposition importante se produira avec le plus long temps de contact 22.
	<ol><li>Effectuer la filtration avec un entonnoir de verre fritté de porosité moyenne, attaché à un système de filtration sous vide ou un système d’aspiration des fumées hotte.</li>
	</ol></li> <li>Transvaser le filtrat et supprimer du solvant dans un évaporateur rotatif sous vide. Le produit brut qui en résulte est une huile de deep-purple.
	<ol><li>Enveloppe aluminium métallique autour de la fiole pour garder la lumière de la DDM. DDM est sensible à la lumière.</li>
	</ol></li> <li>Après avoir couvert la fiole avec du papier aluminium, magasin DDM pure dans le congélateur, scellé et sous une atmosphère de gaz inerte.</li>
	<li>Moniteur de cristallisation se produire, qui dure entre 2 à 3 jours. Enlever le ballon du congélateur et laisser à température ambiante. Une étape de purification supplémentaire n’est nécessaire. Ajouter de l’alcool éthylique à l’épreuve du 200 au ballon, filtrer et ensuite utiliser un évaporateur rotatif pour enlever le solvant résiduel. À ce stade, la plupart des impuretés restantes doivent être retirées.
	<ol><li>Analyser le profond qui en résulte, rougeâtre cristaux violets de DDM par spectroscopie UV. L’absorptivité molaire expérimentale a été mesurée à (ε) 94,8, qui correspondait à des valeurs de la littérature. 
		ATTENTION : Voici les avertissements concernant la santé et les spécifications des réactifs pour la manutention adéquate et sécuritaire d’effectuer le protocole de réaction pour DDM. En traitant ces substances, assurer les EPI approprié à tout moment et les conditions de travail sous une hotte aspirante. 
		 DDM : prolongée ou l’exposition répétée peut provoquer des réactions allergiques à certaines personnes sensibles 23. 
		p-acide nitrobenzoïque : (cote santé FS 2) assurer ce réactif est loin de la chaleur. Tenir à l’écart des sources d’inflammation. Les contenants vides posent un risque d’incendie ; évaporer le résidu sous une hotte aspirante. Tous les équipements contenant des matières à la terre. En cas d’ingestion, consulter immédiatement un médecin et montrer le récipient ou l’étiquette. Éviter tout contact avec la peau et les yeux 24. 
		Alcool éthylique, preuve 200 : (Cote santé FS 2, cote de santé des 3) dangereux en cas de contact avec la peau, contact avec les yeux et l’inhalation. L’éthanol absorbe l’humidité de l’air rapidement et peut réagir violemment avec les oxydants 25. 
		Toluène : (Cote santé FS 2, cote de santé des 3) dangereux en cas de contact cutané (irritant), de contact avec les yeux (irritant), d’ingestion et d’inhalation. Légèrement dangereux en cas de contact avec la peau (perméateur). Hautement inflammable 26. 
		o-xylène : possibilité (cote santé FS 2, indice santé de 3) de développer des effets tératogènes, toxicité pour le développement de l’appareil reproducteur chez les mâles et toxique si ingéré à reins, foie, voies respiratoires, peau, yeux et centrale système nerveux. Tenir à l’écart de contact cutané (irritant, perméateur), contact avec les yeux (irritant), ou de l’ingestion et l’inhalation 27.</li>
	</ol></li></ol> 3. Préparer la Solution de DDM pour un flux continu : <ol><li>rincer une fiole jaugée de 100 mL avec de l’éthanol.</li>
	<li>Tare un flacon 6-dram sur une balance analytique et.1942 g de DDM dans le flacon de dram. Ajouter l’éthanol anhydre (5 mL) dans le flacon par paliers de 2 à 3 jusqu'à ce que tous la DDM passe en solution. Avec une pipette, transvaser la solution dans le flacon de 6-dram dans la fiole jaugée propre de 100 mL.
	<ol><li>Ajouter avec précaution l’éthanol jusqu'à ce que le point minimum du ménisque s’aligne sur la ligne indiquée sur la fiole jaugée.</li>
		<li>Ajouter 1 mL de toluène, l’étalon interne, dans le ballon. La fiole jaugée peut maintenant être plafonnée et stockée jusqu'à ce que la solution de la DDM et p-solution d’acide nitrobenzoïque sont prêts pour la réaction de flux continu.</li>
	</ol></li></ol> 4. Préparation de Solution 0,1 M de Stock de p-nitrobenzoïque acide : <ol><li>rincer la fiole jaugée de 250 mL plusieurs fois avec de l’éthanol anhydre.</li>
	<li>Tare un flacon 6-dram sur une balance analytique. Ajouter 4,1780 g de p-acide nitrobenzoïque dans le flacon de dram. Après avoir ajouté l’acide, ajouter l’éthanol anhydre (5 mL) en incréments de 2 à 3 dans le flacon jusqu'à ce que tous les p-acide nitrobenzoïque passe en solution.
	<ol><li>Avec une pipette, transvaser la solution dans le flacon de 6-dram dans la fiole jaugée propre de 250 mL.</li>
		<li>Ajouter avec précaution l’éthanol jusqu'à ce que le point minimum du ménisque s’aligne sur la ligne de la fiole jaugée.</li>
		<li>Ajouter 1 mL d’o-xylène, l’étalon interne, dans la fldemander. La fiole jaugée peut maintenant être plafonnée et stockée selon les besoins.</li>
	</ol></li></ol> 5. Préparation du réacteur à flux continu : <ol><li>Vérifiez que le capteur est connecté au contrôleur de pompe dans le portail A pour les deux ISCOs et vide collecte des gobelets à l’extrémité de chaque tube de sortie pour recueillir la réaction solutions, déchets et solvant.
	<ol><li>Mise en place et vérifiez les deux CITP 1 (p-acide nitrobenzoïque) et CITP 2 (DDM), comme illustré à la Figure 9.</li>
		<li>Set-up de chaque pompe de CITP avec son propre contrôleur pour contrôler indépendamment les ruisseaux de réactif. Cela permet pour les débits d’ajuster indépendamment si nécessaire.</li>
	</ol></li> <li>Dans un bécher de séparé, ajouter 400 mL d’éthanol. Cela sera utilisé pour vider le réacteur.
	<ol><li>Tourner la vanne HIP dans le sens antihoraire jusqu'à ce que la vanne est complètement ouverte (notées comme soupape de A et B, respectivement). Presse &#34; Constant Flow &#34; sur le contrôleur de pompe et puis &#34; A &#34;, qui indique l’entrée qui le transducteur est lié à la CITP. Cette action invite l’utilisateur à entrer le débit désiré.</li>
		<li>Entrer dans un débit de &#34; 70 &#34;, puis appuyez sur &#34; Enter &#34;. Lorsque vous êtes prêt, appuyez sur &#34; recharge &#34; de communiquer avec le système d’élaborer la solution à un taux de 70 mL/min.</li>
		<li>Begin le solvant éthanol à travers le tuyau de la prise de dessin. Notez que si le solvant en dessine le débit, le débit sur le ISCOs devrait lire-70,0000 mL/min. Le niveau de solvant dans le flacon va commencer à diminuer. 
		&#8203; Remarque : il est tout à fait normal, si le volume de solvant ne correspond pas le volume qui s’affiche sur le contrôleur. Air va être partiellement aspiré par le système ainsi.</li>
	</ol></li> <li>Quelle fois CITP 1 et 2 de la CITP ont été complètement remplis et le contrôleur indique qu’il en lisant &#34; cylindre complet &#34; et &#34; Stopped &#34;, tournez la vanne d’entrée A et B complètement fermé en tournant la valve complètement vers la droite.</li>
	<li>Ouvrir la soupape d’échappement qui fonctionne de manière similaire à la soupape d’admission, qui est la valve menant vers le réacteur, en le tournant dans le sens antihoraire. La soupape d’échappement se nourrit à travers le filtre, passé la valve à sens unique et de là passé soulager de la pression soupape et dans le réacteur à flux.</li>
	<li>à ce stade, changer la vitesse d’écoulement. Le débit total maximal recommandé sur un run unique ne doit pas dépasser 30 mL/min.
	<ol><li>Nettoyer chaque CITP séparément, en exécutant chacune à un débit de 30 mL/min.</li>
	</ol></li> <li>Presse &#34; A &#34; sur la CITP qui est actuellement configurée pour parcourir le système de l’éthanol. Changer la vitesse d’écoulement en entrant le débit désiré de &#34; 30 &#34;, &#34; Enter &#34; et enfin &#34; exécuter &#34;. Il communique au système de fonctionner à un débit de 30 mL/min. 
	&#8203; Remarque : comme le flux s’équilibre, le solvant commence qui coule à travers le système.
	<ol><li>Moniteur le réacteur pour fuite ou blocage et qu’il est solvable qui coule dans le réacteur entier. Une fois que les deux ISCOs ont été nettoyés 2 ou 3 fois, le système est maintenant prêt à exécuter l’expérience de.</li>
	</ol></li></ol> 6. Mise en place du M.01 DDM CITP 2 pompe : <ol><li>lieu la prise d’alimentation dans la fiole jaugée de 100 mL de DDM. Ouvrir la vanne d’entrée B (nourrir 2 à la Figure 9).</li>
	<li>Définir la CITP à un débit de 70 mL/min. Begin dessin la solution jusqu'à tout cela est repris dans la seringue en frappant &#34; recharge &#34;.</li>
	<li>Notez que le volume de solution dans la CITP et le volume de solution dans le flacon d’origine peuvent être légèrement différents. L’air passe aussi dans la pompe de la CITP.
	<ol><li>S’il existe des reste DDM après la CITP a atteint le volume max après l’absorption de la solution, appuyez sur &#34; exécuter &#34; pour faire sortir l’air qui a été dessiné avec le ballon de l’entrée. Une fois que la DDM commence à pousser à, frapper &#34; Stop &#34;, puis &#34; recharge &#34; pour commencer le remplissage de la CITP.</li>
		<li>Répéter ces étapes jusqu'à ce que tous les DDM a été repris (cela s’appliquera aux p-acide nitrobenzoïque ainsi).</li>
		<li>Flow environ 1 mL de DDM de pompe. CITP 2 pompe est maintenant prêt à être exécuté. Le niveau de solvant est en ligne et prêt à commencer qui coule à travers le réacteur à flux continu.</li>
	</ol></li> <li>Étroite électrovanne B en tournant la soupape de hanche dans le sens horaire jusqu'à ce qu’il ne peut pas être activé plu, ouvrir le robinet du tuyau qui alimente le réacteur à flux continu en tournant le robinet dans le sens horaire jusqu'à ce qu’il est complètement ouvert. Transférer le 1 mL de solution de la DDM et le toluène dans une cuvette pour l’analyse de l’UV-Vis.</li>
	<li>Régler le débit à 1,42 mL/min. Ne frappez pas &#34; Run &#34; jusqu'à ce que le p-acide nitrobenzoïque CITP 1 a été créé par le même protocole à un débit de 3,58 mL/min et est prêt à être exécuté en tandem.</li>
</ol> 7. Mise en place du.1 M p - nitrobenzoïque acide CITP 1 pompe : <ol><li>ouvrir la pompe de soupape A de CITP 1 entrée, avec la fiole jaugée de 250 mL de p-acide nitrobenzoïque à la fin de le œsophage.</li>
	<li>Une fois que le tube d’alimentation est complètement immergé dans la fiole jaugée, définissez la CITP à un débit de 70 mL/min. Encore une fois, vérifier pour voir si le débit sur le contrôleur de lit 70,00 mL/min à frapper &#34; recharge &#34;.</li>
	<li>Begin, la solution de dessin jusqu'à ce que tout cela est repris dans la seringue, utilisant la même technique ci-dessus pour obtenir l’ensemble de la solution dans le système.</li>
	<li>Fermer la vanne d’entrée en tournant la valve HIP dans le sens horaire jusqu'à ce qu’elle est complètement fermée. Ouvrir le robinet du tuyau qui alimente le réacteur à flux continu en tournant la vanne dans le sens horaire jusqu'à ce qu’elle est complètement ouverte.</li>
	<li>Régler le débit à 3,58 mL/min. Le débit total, y compris les 1,42 mL/min de DDM sera 5,00 mL/min, pour un temps de séjour total au sein du réacteur d’environ 11 minutes, avec un ratio de 10:1 p-acide nitrobenzoïque à DDM.</li>
</ol> 8. Effectuer la réaction dans le flux avec équivalence molaire 10:1 de p-nitrobenzoïque acide et DDM : <ol><li>une fois que chaque pompe est prêt avec le réactif de &#39; s solutions, les vannes bien ajustées et les débits corrects ont été entrés, appuyez sur &#34; lancer &#34; sur les deux pompes. Après la valve unidirectionnelle pression a équilibrée, le réactif de &#39; solutions s commencera à couler dans les modules de réacteur.
	<ol><li>Moniteur de débit. DDM &#39; s alimentation passe au module 1, p-acide nitrobenzoïque &#39; s alimenter module 2 et le mélange se déroulent au module 3. Le temps de séjour est d’environ 11 minutes.</li>
		Changement de couleur de <li>moniteur (indicatif de l’avancement de la réaction). La couleur dans le module 2, avant mélange, est rose vif. L’intensité de la couleur diminue, il devient rose plus pâle dans le module 3 et rose pâle du module 4. Par la suite, les modules sont incolores.</li>
	</ol></li></ol> 9. Nettoyage du réacteur continue de couler : <ol><li>une fois les deux manches de la DDM et p-acide nitrobenzoïque terminées, remplir un bécher de 400 mL d’éthanol. Cela servira à nettoyer le réacteur et les pompes de la CITP.</li>
	<li>Tourner la vanne de hanche dans le sens antihoraire jusqu'à ce que le valve est complètement ouverte.</li>
	<li>Régler le débit à 70, presse &#34; Enter &#34; et &#34; recharge &#34; pour commencer à dessiner le solvant éthanol à travers le tube d’aspiration (à noter que si le solvant en dessine le débit, le débit sur le ISCOs devrait lire 70 mL/min).</li>
	<li>Une fois que le ISCOs ont été rempli, le ISCOs s’arrêtera automatiquement, et le contrôleur indiquera &#34; cylindre complet &#34; et &#34; Stopped &#34;. À ce stade, tournez la valve d’entrée complètement fermée, en tournant la valve dans le sens horaire jusqu'à ce que la valve de la hanche ne peut pas être tournée plue.</li>
	<li>Ouvrir la soupape d’échappement qui fonctionne de manière similaire à la soupape d’admission, en la tournant dans le sens antihoraire. Les flux de vanne de sortie à travers le filtre, passe de la valve à sens unique et depuis il coule à travers la pression soulager la soupape et dans le réacteur à flux.</li>
	<li>Régler le débit pour ne pas dépasser 30 mL/min.</li>
	<li>Presse &#34; A &#34; sur la CITP qui est actuellement configurée pour parcourir le système de l’éthanol. Changer la vitesse d’écoulement en entrant le débit désiré de &#34; 10 &#34;, frapper &#34; Enter &#34;, puis cliquez sur &#34; exécuter &#34;. Vérifiez le système pour voir il n’y est aucune fuite ou obstruction, et qu’il n’y a solvant qui coule tout au long de l’ensemble du système. 
	Remarque : Une fois que les deux ISCOs ont été nettoyés 2 fois avec l’éthanol et une fois à l’air juste suivre les procédures susmentionnées, le système est maintenant prêt à fonctionner pour de futures expériences.</li>
</ol>

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<li>Baumann, M., Garcia, A. M. R., Baxendale, I. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Flow+synthesis+of+ethyl+isocyanoacetate+enabling+the+telescoped+synthesis+of+1%2C2%2C4-triazoles+and+pyrrolo-%5B1%2C2-c%5D+pyrimidines%5BTitle%5D)+AND+%22Org+Biomol+Chem%22%5BJournal%5D)">Flow synthesis of ethyl isocyanoacetate enabling the telescoped synthesis of 1,2,4-triazoles and pyrrolo-[1,2-c] pyrimidines.</a> Org Biomol Chem. 13 (14), 4231-4239 (2015).</li>
<li>Baumann, M., Baxendale, I. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+synthesis+of+active+pharmaceutical+ingredients+%28APIs%29+using+continuous+flow+chemistry%5BTitle%5D)+AND+%22Beilstein+J+Org+Chem%22%5BJournal%5D)">The synthesis of active pharmaceutical ingredients (APIs) using continuous flow chemistry.</a> Beilstein J Org Chem. 11, 1194-1219 (2015).</li>
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<li>Helgesen, M., et al. <a target="_blank" href="http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/aenm.201401996/full">Making Ends Meet: Flow Synthesis as the Answer to Reproducible High-Performance Conjugated Polymers on the Scale that Roll-to-Roll Processing Demands.</a> Adv Energy Mater. 5 (9), 1401996(2015).</li>
<li>Grenier, F., et al. <a target="_blank" href="http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acs.chemmater.5b00083">Electroactive and Photoactive Poly[lsoindigo-alt-EDOT] Synthesized Using Direct (Hetero)Arylation Polymerization in Batch and in Continuous Flow.</a> Chem Mater. 27 (6), 2137-2143 (2015).</li>
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</ol>

Aucun des auteurs au sein de ce protocole n’a aucun conflit d’intérêts ou des intérêts financiers divergents.

Flux de chimie a gagné beaucoup d’attention récemment avec une moyenne d’environ 1 500 publications sur le sujet tous les ans dans les domaines de recherche de chimie (29 %) et en génie (25 %). De nombreux processus réussis ont été menées en flux. Dans de nombreux cas, chimie de débit a été démontrée à exposer des performances supérieures par lots pour de nombreuses applications telles que la préparation des ingrédients pharmaceutiques actifs30,31et<sup class="xr...

Ingénierie et la chimie verte créent un changement de culture pour l’orientation future de l’industrie1,2,3,4. Technologie à débit continu a été identifiée comme le moyen pour ses avantages environnementaux et économiques s’appuyant sur un mélange supérieur, transfert de chaleur et des économies par le biais de la stratégie « mise à l’échelle des » au lieu de la traditionnelle « scaling up »5 , 6 , 7 , 8 , 9 , 10.
Bien que les industries fabriquant des produits de haute valeur comme l’industrie pharmaceutique ont longtemps privilégié le traitement par lots, les avantages de la technologie de flux sont devenus attrayants en raison de la concurrence économique et les avantages de la production commerciale de montage 11. par exemple, lorsque intensification lot traite, unités à l’échelle pilote doivent construites et exploitées de connaître précis de la chaleur et les mécanismes de transfert de masse. Cela n’est guère viable et soustrait considérablement de la vie de brevet commercialisable du produit. En revanche, le traitement de flux continu permet des avantages d' échelle, éliminant la phase pilote et l’ingénierie associée production échelle, un important incitatif financier. Au-delà de l’impact économique, constante de la technologie permet également atomiques et de processus efficaces de l’énergie. Par exemple, mélange amélioré améliore de transfert de masse pour les systèmes biphasiques, conduisant à l’amélioration des rendements, stratégies de rétablissement de catalyseur et les systèmes de recyclage ultérieurs. En outre, la possibilité de gérer avec précision la température de la réaction conduit à un contrôle précis de la réaction cinétique et produit distribution12. Le contrôle de processus améliorés, la qualité du produit (sélectivité du produit) et de la reproductibilité sont percutants tant du point de vue environnemental et financier.
Réacteurs de flux sont disponibles sur le marché avec une grande variété de tailles et de conceptions. En outre, personnalisation des réacteurs pour répondre aux besoins des processus peut être facilement réalisée. Ici, nous rapportons les expériences effectuées dans un réacteur à flux continu verre (Figure 1). L’Assemblée des microstructures (161 x 131 x 8 mm) en verre est compatible avec une large gamme de produits chimiques et solvants et est résistant à la corrosion sur une large plage de températures (-25 – 200 ° C) et pressions (jusqu'à 18 bar). Les microstructures et leur disposition ont été conçus pour multi injection, haute performance de mélange, temps de séjour flexible et transfert thermique précis. Tous les microstructures sont équipés de deux couches fluidiques (-25 – 200 ° C, jusqu'à 3 bar) pour l’échange de chaleur de chaque côté de la couche de réaction. Taux de transfert de chaleur est proportionnelle à la surface de transfert de chaleur et inversement proportionnelle à son volume. Ainsi, ces microstructures facilitent un rapport surface-volume optimal pour transfert thermique améliorée. Il existe deux types de microstructures (c'est-à-dire les modules) : « mélanger » modules et modules « linéaires » (Figure 2). Les modules de « mélange » en forme de coeur sont conçus pour induire la turbulence et maximiser le mélange. En revanche, les modules linéaires fournissent des temps de résidence additionnelles.
Comme preuve de concept, nous avons choisi la réaction bien décrite de diphenyldiazomethane avec des acides carboxyliques13,14,15,16,17. Le schéma réactionnel est illustré à la Figure 3. Le transfert initial du proton de l’acide carboxylique de la diphenyldiazomethane est lent et est l’étape cinétiquement déterminante. La deuxième étape est rapide et donne le produit de la réaction et l’azote. La réaction a été étudiée au départ pour comparer l’acidité relative des acides carboxyliques organiques dans un solvant organique (aprotique et protique). La réaction est du premier ordre en la diphenyldiazomethane et du premier ordre en acides carboxyliques.
Expérimentalement, la réaction a été réalisée en présence du grand excès d’acide carboxylique (10 équivalents molaires). En conséquence, le taux était de pseudo premier ordre en ce qui concerne la diphenyldiazomethane. La deuxième constante de vitesse de commande peut ensuite être obtenue en divisant la constante de vitesse obtenus expérimentalement de pseudo premier ordre par la concentration initiale de l’acide carboxylique. Au début, la réaction du diphenyldiazomethane avec de l’acide benzoïque (pKa = 4,2) a été l’objet d’une enquête. Dans le lot, la réaction semble être relativement lente, atteignant environ 90 % conversion en 96 minutes. Comme la vitesse de réaction est directement proportionnelle à l’acidité de l’acide carboxylique, nous avons choisi comme partenaire de la réaction la plus acide carboxylique, l’acide p- nitrobenzoïque (pKa = 3,4) pour raccourcir le temps de réaction. Ainsi, la réaction de l’acide p- nitrobenzoïque avec diphenyldiazomethane dans l’éthanol anhydre a été étudiée dans le lot et le débit (Figure 4). Les résultats sont présentés en détail dans la section suivante.
Lorsque la réaction est effectuée dans l’éthanol, trois produits peuvent se former : (i) benzhydryle-4-benzoate, qui résulte de la réaction de l’acide p- nitrobenzoïque avec le diphénylméthane diazonium intermédiaire ; (ii) éther éthylique benzhydryle qui est obtenu par réaction du solvant, l’éthanol, avec le diphénylméthane diazonium ; et (iii) d’azote. La distribution des produits n’a pas étudiée car il est bien documenté dans la littérature ; plutôt, nous avons concentré notre attention sur le transfert de technologie de la réaction de lot à flux continu13,14,15. Expérimentalement, la disparition de la diphenyldiazomethane a été suivie. La réaction se produit avec un changement de couleur vive, qui peut être observé visuellement par spectroscopie UV-visible. Cela provient du fait que le diphenyldiazomethane est un composé fortement violet alors que tous les autres produits de la réaction sont incolores. Par conséquent, la réaction peut être visuellement surveillée sur une base qualitative et quantitative suivie par spectroscopie UV (c'est-à-dire la disparition de l’absorption de diazométhane diphényl à 525 nm). Ci-après, nous présentons tout d’abord la réaction de diphenyldiazomethane et p- nitrobenzoïque acide dans de l’éthanol dans le lot en fonction du temps. Deuxièmement, la réaction a été transférée et avec succès effectuée dans le réacteur à flux verre. L’état d’avancement de la réaction a été constatée par la disparition de diphenyldiazomethane à l’aide de spectroscopie UV (en mode batch ou flux) de surveillance.

<table><tbody><tr><td>Thermomètre</td><td>HB-USA/ Enviro-safe</td><td></td><td>Tout autre instrument de la société scientifique fournisseur travaille</td></tr><tr><td>Benzophenone hydrazone</td><td>Sigma-Aldrich</td><td></td><td>Stocker à 2-8 &deg ; C, pureté de 96 %</td></tr><tr><td>Activé MnO2</td><td>Fluka</td><td></td><td>&ge ; pureté de 90 %, nocif en cas d’inhalation ou d’ingestion. Reportez-vous à la fiche signalétique pour plus de précautions de sécurité</td></tr><tr><td>Dibasic KH2PO4</td><td>Sigma-Aldrich</td><td></td><td>Lésions oculaires graves, irritant respiratoire. Reportez-vous à la fiche signalétique pour plus de précautions de sécurité</td></tr><tr><td>Dichlorométhane (DCM)</td><td>Alfa Aesar</td><td></td><td>&ge ; Pureté de 99,7 %,</td></tr><tr><td>Rotovap</td><td>B&uuml ; Les accessoires comprennent</td><td></td><td>l’aspirateur sec autonettoyant Welch modèle 2027 et le piège à glace carbonique Neuberger KNP.</td></tr><tr><td>Piège</td><td>à chocs Chemglass</td><td></td><td>Tout autre instrument de la société scientifique fournisseur de travail&nbsp ;</td></tr><tr><td>Gel de silice neutre (50-200 mM)</td><td>Acros Organic/ Sorbent Technology</td><td></td><td>Irritant respiratoire en cas d’inhalation, reportez-vous à la fiche signalétique pour plus de précautions de sécurité</td></tr><tr><td>Gaz argon inerte</td><td>Airgas</td><td></td><td>Assurez-vous toujours que le régulateur approprié est en place avant d’utiliser</td></tr><tr><td>Porosité moyenne Entonnoir fritté Filtre en verre</td><td>Sigma-Aldrich</td><td></td><td>Tout autre instrument fournisseur de société scientifique travaille</td></tr><tr><td>Feuille d’aluminium</td><td>Reynolds Wrap</td><td></td><td>N’importe quelle autre entreprise fonctionne. Utilisé pour prévenir les dommages photolytiques contre le DDM</td></tr><tr><td>Para-NO2 Acide benzoïque</td><td>Sigma-Aldrich</td><td></td><td>Irritant de contact cutané, irritant oculaire, irritant respiratoire. Se référer à la fiche signalétique pour plus de précautions de sécurité</td></tr><tr><td>Alcool éthylique pur (200 proof)</td><td>Sigma-Aldrich</td><td></td><td>&ge ; pureté à 99,5 %, anhydre. </td></tr><tr><td>Toluène</td><td>Sigma-Aldrich</td><td></td>&ge hautement inflammable <td>; pureté de 99,8 %, anhydre. Perméateur cutané, inflammable</td></tr><tr><td>Ortho-xylène</td><td>Sigma-Aldrich</td><td></td><td>de pureté à 99 %, anhydre. Toxique pour les organes et le SNC. Respecter les spécifications dictées dans la fiche signalétique</td></tr><tr><td>Diphényl diazo méthane</td><td>Produit en interne</td><td></td><td>Irritant respiratoire, reportez-vous à la fiche signalétique pour plus de précautions de sécurité</td></tr><tr><td>Réacteur</td><td>Corning Propriétaire</td><td></td> Corning <td>Fabriqué en 2009. numéro de modèle MR 09-083-1A</td></tr><tr><td>Chronomètre</td><td>Entreprise de contrôle</td><td></td> d’étalonnage traçable <td>Toute autre entreprise qui fournit une surveillance de qualité laboratoire </td></tr><tr><td>Balance analytique</td><td>Denver Instruments</td><td></td><td>Modèle M-2201, ou toute balance analytique ayant des capacités inférieures au milligramme</td></tr><tr><td>Flacons Dram</td><td>VWR</td><td></td><td>2 dram, 4 dram et 6 flacons drams&nbsp ;</td></tr><tr><td>Micropipettes</td><td>Eppendorf</td><td></td><td>2-20 &mu ; L et 100-1000 &mu ; L micropipettes travail</td></tr><tr><td>Pipettes en verre</td><td>VWR</td><td></td><td>Tout autre instrument société scientifique fournisseur travaille</td></tr><tr><td>GC-MS</td><td>Shimadzu GC Logiciel</td><td></td><td>associé : GC Analyse en temps réel</td></tr><tr><td>Flacons GC</td><td>VWR</td><td></td><td>Toute autre société fournisseur travaille</td></tr><tr><td>Béchers</td><td>Pyrex</td><td></td><td>500 mL béchers&nbsp ;</td></tr><tr><td>Pousse-seringues</td><td>Sigma Aldrich</td><td></td><td>Teledyne Isco Model 500D</td></tr><tr><td>Soupape de décharge</td><td>Swagelok</td><td></td><td>Soupape de décharge à ressort&nbsp ;</td></tr><tr><td>Vannes unidirectionnelles</td><td>Nupro&nbsp ;</td><td></td><td>10 psi</td></tr><tr><td>Vannes droites à deux voies</td><td>HiP</td><td></td><td>15 000 psi</td></tr></tbody></table>

débit continu de chimie : la réaction de diphenyldiazomethane avec de l’acide p- nitrobenzoïque

Continuous Flow Chemistry: Reaction of Diphenyldiazomethane with p-Nitrobenzoic Acid

Technologie à débit continu a été identifié comme étant instrumental pour son environnement et l’économie avantages levier supérieur de mélange, transfert de chaleur et des économies par le biais de la stratégie « mise à l’échelle des » au lieu de la traditionnelle « échelle vers le haut ». Ici, nous rapportons la réaction du diphenyldiazomethane avec de l’acide p- nitrobenzoïque en mode batch et flux. Pour transférer efficacement la réaction de lot à un mode de débit, il est essentiel de première conduite la réaction dans le lot. En conséquence, la réaction de diphenyldiazomethane a été étudie d’abord en lots en fonction de la température, temps de réaction et de concentration pour obtenir des informations cinétiques et traiter des paramètres. L’installation de réacteur de flux de verre est décrite et combine deux types de modules de réaction avec le « mélange » et microstructures « linéaire ». Enfin, la réaction du diphenyldiazomethane avec de l’acide p- nitrobenzoïque a été menée avec succès dans le réacteur à flux, avec jusqu'à 95 % de conversion de le diphenyldiazomethane en 11 min. Cette preuve de réaction concept vise à fournir un aperçu pour les scientifiques d’examiner la compétitivité de la technologie de flux, la durabilité et polyvalence dans leurs recherches.

Réaction de lot Diphenyldiazomethane a été établi selon la littérature28,29. Le composé a été cristallisé de l’acétate d’éther : éthyle pétroliers (100:2) et le solide cristallin violet a été analysé par H1 NMR, point de fusion et SM. Les analyses étaient compatibles avec la structure et littérature valeurs déclarées.
La réaction du dipheny...

Flux de chimie porte environnementale et des avantages économiques en s’appuyant sur un mélange supérieur, transfert de chaleur et coûts-avantages. Dans les présentes, nous fournissons un plan pour transférer les procédés chimiques de lot à un mode de débit. La réaction du diphenyldiazomethane (DDM) avec l’acide p- nitrobenzoïque, dispensée au lot et la circulation, a été choisi pour la preuve de concept.

Débit continu de chimie : La réaction de Diphenyldiazomethane avec de l’acide p- nitrobenzoïque

Continuous flow technology has been identified as instrumental for its environmental and economic advantages leveraging superior mixing, heat transfer and ...

L’objectif global de cette technique est de transférer des procédés chimiques du mode batch au mode écoulement, comme le démontre la réaction du diphényldiazométhane avec l’acide para-nitrobenzoïque dans un réacteur à flux continu. Cette méthode peut aider à identifier la meilleure façon d’aborder le transfert de technologie des transformations chimiques des processus par lots aux processus en flux. Le principal avantage de ces techniques sont les réactions chimiques qui nécessitent un contrôle précis de la température et un mélange ou des intermédiaires ou réactifs.Il est essentiel d’établir d’abord la cinétique de réaction et les paramètres de fonctionnement en mode batch. Après l’optimisation de la réaction, le processus peut être transféré en mode flux. Tout d’abord, vérifiez que chaque pousse-seringue haute pression de 500 millilitres est connecté à son propre contrôleur de pompe.Videz les béchers de récupération de solvant. Placez 400 millilitres d’éthanol de qualité réactif dans un bécher propre. Transférez un tube d’alimentation d’entrée de pompe à seringue dans le bécher et ouvrez complètement la valve d’entrée de pompe correspondante.Ensuite, sur le contrôleur de la pompe à seringue, sélectionnez Débit constant dans le port reliant le contrôleur au transducteur de pompe. Commencez à remplir le pousse-seringue avec de l’éthanol à 70 millilitres par minute. Surveillez le débit et le niveau de solvant dans le bécher.Exprimez l’air de la pompe. Une fois que le tire-seringue est plein et que le pompage s’est arrêté, fermez la valve d’entrée. Répétez ce processus pour remplir le deuxième pousse-seringue d’éthanol.Ensuite, ouvrez une soupape de sortie de pompe et commencez à faire circuler l’éthanol dans le système de réacteur à flux continu. Réglez le débit à 30 millilitres par minute. Vérifiez qu’il n’y a pas de fuites et de blocages et vérifiez que l’éthanol s’écoule dans tout le réacteur.Une fois la pompe vide, fermez la soupape de sortie et répétez le processus avec l’autre pousse-seringue. Nettoyez chaque pompe de cette façon, deux à trois fois. Ensuite, fermez les vannes et videz les déchets de solvant.Pour commencer la synthèse, placez le tube d’entrée du pousse-seringue relié au deuxième module dans 100 millilitres d’une solution 0,01 molaire de DDM dans de l’éthanol anhydre enrichi de toluène. Ouvrez la vanne d’entrée de la pompe. Élaborez la solution DDM à 70 millilitres par minute.S’il reste de la solution dans le ballon lorsque la pompe s’arrête, transférez le tube de sortie de la pompe dans le flacon de solution DDM et ouvrez le robinet de sortie. Diminuez le débit à 30 millilitres par minute et faites fonctionner la pompe jusqu’à ce que la solution apparaisse dans le tube de sortie. Ensuite, arrêtez la pompe.Après avoir aspiré la solution DDM, purgez la pompe à seringue de l’air jusqu’à ce que la solution soit complètement chargée dans la pompe. Ensuite, fermez la vanne de sortie. Transférez la solution dans une cuvette pour la spectroscopie UV-VIS.Réglez le débit de la pompe DDM à 1,42 millilitres par minute. Remplissez l’autre pompe avec 250 millilitres d’une solution de 0,1 molaire d’acide para-nitrobenzoïque dans de l’éthanol anhydre enrichi d’orthoxylène. Réglez cette pompe à 3,58 millilitres par minute.Une fois que les deux pompes ont été remplies et que leurs vannes de sortie sont ouvertes, démarrez les pompes. Surveillez le flux dans les modules un et deux et le mélange dans les modules trois et quatre. La solution doit être incolore après le module quatre.Prélevez des aliquotes à des intervalles de 90 secondes et surveillez la réaction à l’aide de la spectroscopie UV-VIS. Une fois la réaction terminée, nettoyez les pompes deux fois chacune avec 400 millilitres d’éthanol. Débit à travers le système à 10 millilitres par minute.Ensuite, remplissez chaque pompe d’air et poussez l’air à travers le système pour terminer le nettoyage. La réaction d’un excès d’acide paranitrobenzoïque d’au moins 10 fois dans le DDM dans un réacteur à flux continu a été surveillée par spectroscopie UV-VIS. La comparaison avec une réaction par lots réalisée avec un rapport de 10 pour une molaire a indiqué le transfert réussi de la procédure du mode batch au mode flux.L’achèvement de la réaction à 95 % a été atteint dans le temps de séjour de 11 minutes de la réaction à flux continu. Une conversion complète pourrait être réalisée en prolongeant le temps de séjour à 33 minutes. Lorsque vous tentez cette procédure, n’oubliez pas d’utiliser des commandes de température, de pression et de débit appropriées et calibrées.Le réacteur et les pompes doivent être soigneusement nettoyés avant d’être utilisés ultérieurement pour le même processus ou pour un processus différent. Après avoir regardé cette vidéo, vous devriez avoir une bonne compréhension de la façon d’effectuer une réaction en flux continu. La technologie Flow offre des avantages significatifs par rapport au traitement par lots, notamment la possibilité d’étendre un système existant à des échelles plus grandes.La capacité d’acquérir des données en tandem avec des processus de flux est un outil puissant qui peut être étendu à de nombreux autres domaines de recherche. Nous espérons que cette technique encouragera les scientifiques à adopter la technologie d’écoulement comme outil.

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Chimie

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Débit continu de chimie : La réaction de Diphenyldiazomethane avec de l’acide p- nitrobenzoïque

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