הרשמה ל-JoVE נדרשת לצפייה בתוכן זה. התחברו או התחילו בגרסת ניסיון בחינם.

מאמר שיטה

זרימה רציפה כימיה: התגובה של Diphenyldiazomethane עם חומצה - Nitrobenzoic p

11.4K צפיות

⸱

DOI:

10.3791/56608

⸱

15 בנובמבר 2017

 ,  ,  ,  , 
1School of Chemistry & Biochemistry, Georgia Institute of Technology, 2School of Chemical & Biomolecular Engineering, Georgia Institute of Technology

במאמר זה

סיכום

כימיה זרימה נושא איכות הסביבה, יתרונות כלכליים באמצעות מינוף ערבוב מפואר, מעבר חום ועלות תועלת. במסמך זה, אנו מספקים תוכנית כדי להעביר תהליכים כימיים אצווה מצב זרימה. התגובה של diphenyldiazomethane (DDM) עם p- nitrobenzoic חומצה, מתנהל ב אצווה, זרימה, נבחרה עבור הוכחת הרעיון.

תקציר

זרימה רציפה הטכנולוגיה כבר זיהתה. פלייבקים שלו סביבתי, כלכלי יתרונות סופריור למינוף ערבוב, מעבר חום וחיסכון בעלויות דרך האסטרטגיה "קנה את" בניגוד המסורתי "קנה את". במסמך זה, אנו מדווחים על התגובה של diphenyldiazomethane עם p- nitrobenzoic חומצה במצבים האצווה וזרימה. כדי להעביר ביעילות את התגובה מאצווה למצב זרימה, זה חיוני כדי התנהגות הראשונה התגובה אצווה. כתוצאה מכך, התגובה של diphenyldiazomethane נחקר לראשונה אצווה כפונקציה של הטמפרטורה, זמן התגובה, וריכוז כדי להשיג מידע קינטי ולעבד פרמטרים. זכוכית זרימה הכור מתואר הקמה משלב שני סוגים של מודולים התגובה עם "ערבוב" מזערים "לינארי". לבסוף, התגובה של diphenyldiazomethane עם p- nitrobenzoic חומצה נערכה בהצלחה לכור זרימה, עם עד 95% המרה של diphenyldiazomethane ב- 11 דקות. הוכחה קונספט התגובה שואפת לספק תובנה עבור המדענים לשקול את התחרותיות של זרימה הטכנולוגיה, הקיימות ואת צדדיות במחקר שלהם.

מבוא

כימיה ירוקה והנדסה יוצרים שינוי תרבות על הכיוון העתידי של תעשיית1,2,3,4. יש כבר מזוהה אינסטרומנטלי יתרונות סביבתיים וכלכליים מינוף ערבוב מפואר, מעבר חום, וחיסכון בעלויות דרך האסטרטגיה "קנה את" לעומת "קנה את" המסורתית5 בטכנולוגיית זרימה רציפה , 6 , 7 , 8 , 9 , 10.

למרות המשק לייצר מוצרים בעלי ערך גבוה כמו תעשיית התרופות יש זמן העדיף עיבוד אצווה, היתרונות של טכנולוגיית זרימת הפכו אטרקטיביים בשל הרכבה תחרות כלכלית והטבות הפקה מסחרית 11. לדוגמה, כאשר אולם שינוי קנה המידה אצווה מעבד, טייס סולם יחידות חייב להיות בנתה ומופעל לאמת חום מדויק ומנגנונים העברה המונית. זה בקושי בת קיימא, מפחית באופן משמעותי מחייו פטנטים סחירים של המוצר. לעומת זאת, עיבוד זרימה רציפה מאפשרת היתרונות של סולם החוצה, ומבטל את שלב הפיילוט-צמח וההנדסה הקשורים ייצור בקנה מידה-a משמעותי פיננסיים תמריץ. מעבר ההשפעה הכלכלית, טכנולוגיה רציפה מאפשרת גם אטומי ותהליכים אנרגיה יעילה. למשל, ערבוב משופרת משפר העברת מסה עבור מערכות biphasic, המוביל התשואות משופרת, אסטרטגיות שחזור זרז, ערכות מיחזור עוקבות. בנוסף, היכולת לשלוט במדויק את טמפרטורת התגובה מוביל שליטה מדויקת של התגובה קינטיקה והמוצר הפצה12. הפקד תהליך משופרת, איכות המוצר (מוצר סלקטיביות) ועל הפארמצבטית הן מאריכות הן לפרקליטים סביבתית וכלכלית.

זרימה כורים זמינים מסחרית עם מגוון רחב של גדלים ועיצובים. בנוסף, התאמה אישית של כורים לצרכים תהליך יכול בקלות להיות מושגת. במסמך זה, אנחנו מדווחים על הניסויים שנערכו כור זרימה רציפה זכוכית (איור 1). ההרכבה של מזערים (161 מ מ x 131 מ מ x 8 מ מ) עשוי זכוכית תואם עם מגוון רחב של כימיקלים, ממיסים והוא עמידים בפני קורוזיה בטווח רחב של טמפרטורות (--25 – 200 ° C), לחצים (עד 18 בר). את מזערים ובפיזור תוכננו עבור הזרקה רב, ביצועים גבוהים ערבוב זמן גמיש מגורים, מעבר חום מדויק. כל מזערים הינם מצוידים עם שתי שכבות fluidic (--25 – 200 ° C, עד 3 בר) להחלפת חום משני צדדיו של השכבה התגובה. שיעורי העברת חום הינם יחסי חום העברת שטח הפנים ביחס הפוך ל הנפח שלה. לכן, אלה מזערים להקל יחס השטח לבנפח האופטימלי עבור העברת החום משופרת. ישנם שני סוגים של מזערים (קרי מודולים): "ערבוב" ומודולים "לינארי" (איור 2). המודולים בצורת לב "ערבוב" נועדו לגרום מערבולת ולמקסם את ערבוב. לעומת זאת, המודולים ליניארי לספק זמן מגורים נוספים.

כמו הוכחת הרעיון, בחרנו את תגובת היטב תיאר diphenyldiazomethane עם חומצות קרבוקסילית13,14,15,16,17. ערכת התגובה מוצג באיור3. ההעברה הראשונית של הפרוטון מן חומצה קרבוקסילית כדי diphenyldiazomethane איטי והוא שלב קביעת קצב. השלב השני הוא מהירה, מניב את התגובה המוצר ואת החנקן. התגובה נחקר בתחילה כדי להשוות החומציות היחסית של חומצות אורגניות קרבוקסילית ב הממס האורגני (aprotic ו- protic). התגובה הוא מסדר ראשון ב- diphenyldiazomethane מסדר ראשון בחומצות קרבוקסילית.

השפעול, התגובה נערכה בנוכחותו של עודף גדול של חומצה קרבוקסילית (המקבילים טוחנת 10). כתוצאה מכך, שיעור היה מסדר ראשון פסאודו ביחס diphenyldiazomethane. קבוע קצב השני סדר ואז ניתן להשיג על-ידי חלוקת הקבוע קצב השפעול שהושג פסאודו הסדר הראשון על ידי הריכוז ההתחלתי של חומצה קרבוקסילית. בתחילה, התגובה של diphenyldiazomethane עם חומצה בנזואית (pKa = 4.2) נחקר. אצווה, התגובה הופיעה יחסית איטי, להגיע כ-90% המרה ב- 96 דקות. כמו בין קצב התגובה הוא ביחס ישר החומציות של חומצה קרבוקסילית, בחרנו כשותף התגובה של חומצה קרבוקסילית חומצי יותר, p- nitrobenzoic חומצה (pKa = 3.4) כדי לקצר את זמן התגובה. התגובה של חומצה - nitrobenzoic pעם diphenyldiazomethane באתנול נטול מים נחקר ובכך אצווה ו זרימה (איור 4). התוצאות הינם מסופקים בפירוט בסעיף הבא.

כאשר התגובה מתבצעת אתנול, שלושה מוצרים יכול להיווצר: (i) benzhydryl-4-nitrobenzoate, הנובעת התגובה של חומצה p- nitrobenzoic עם diphenylmethane קטיוני ביניים; (ii) סם אתיל benzhydryl המתקבל מתגובה של הממס, אתנול, עם קטיוני diphenylmethane; חנקן (iii). התפלגות המוצר לא נבדק כמו זה מתועד היטב בספרות; די לנו ממוקד תשומת הלב שלנו בהעברת טכנולוגיה התגובה אצווה זרימה רציפה13,14,15. השפעול להיעלמות diphenyldiazomethane היה פיקוח. התגובה ממשיך עם שינוי צבעים חיים, אשר יכול להיות שנצפו מבחינה חזותית על-ידי UV-Vis ספקטרוסקופיה. זה נובע מן העובדה כי diphenyldiazomethane היא תרכובת סגול חזק בעוד כל מוצרים אחרים מן התגובה השקופה. לכן, התגובה יכולה להיות מנוטרים באופן חזותי על בסיס איכותי ואחריו באופן כמותי UV ספקטרוסקופיה (קרי היעלמותו של הספיגה diazomethane diphenyl-525 ננומטר). במסמך זה, קודם מדווחים התגובה של חומצה - nitrobenzoic diphenyldiazomethane ו- pאתנול אצווה כפונקציה של הזמן. שנית, התגובה הייתה בהצלחה הועבר והוצאה לפועל לתוך הכור זרימה זכוכית. ההתקדמות של התגובה היה לקביעה על-ידי ניטור היעלמותו של diphenyldiazomethane באמצעות UV-ספקטרוסקופיה (במצבים האצווה וזרימה).

הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.

פרוטוקול

אזהרות בריאות מפרט של ריאגנטים
בנזופנון Hydrazone: עלול לגרום לגירוי של מערכת העיכול. המאפיינים רעילות של חומר זה לא נחקרו באופן מלא. עשוי לגרום לגירוי דרכי הנשימה. המאפיינים רעילות של חומר זה לא נחקרו באופן מלא. עשוי לגרום לגירוי העור, עין גירוי 18.

מופעל תחמוצת מנגן (המפעילים הוירטואליים ובעלי התשתית 2): (MSDS בריאות דירוג של 2) מסוכנת במקרה של מגע עם העור, קשר עין, בליעה, שאיפת 19.

dibasic אשלגן פוספט (2 פו ח' 4): (MSDS בריאות דירוג של 2) מסוכנת במקרה של מגע עם העור, קשר עין, בליעה, שאיפת 20-

דיכלורומתאן: (MSDS בריאות דירוג של דירוג אש 2, 1) מאוד מסוכן במקרה של קשר עין (גירוי), של בליעה, באינהלציה. מסוכן במקרה של מגע עם העור (גירוי, permeator). דלקת של העין מאופיין אדמומיות, השקיה, וגרד 21.

1. סינתזה Diphenyldiazomethane (DDM):

  1. לפני תחילת סינתזה של DDM, להבטיח כל החומרים הדרושים המפורטים קיימים כמו גם נוגדנים הדרושים כדי להבטיח סינתזה נכונה יכול להתבצע.
  2. להוסיף 10 גרם (המקביל.72) נטול מים 2 פו ח' 4 ו 31 g מופעל מנגן דו-חמצני, המפעילים הוירטואליים ובעלי התשתית 2 (3.5 מקבילות) בקבוקון 3-צוואר התחתון עגול 250 מ ל (1), של פגים.
  3. להוסיף 20 גר' בנזופנון hydrazone לתוך בקבוקון נפרדים 100-mL התחתון 2-צוואר עגול (2), פגים, ולאחסן בטמפרטורת החדר.
  4. להוסיף 67 מיליליטר דיכלורומתאן (DCM) ולצייד בשתי מבחנות (1 ו 2) עם פקקים, מד טמפרטורה, צמד תרמי.
  5. לאחר טיהור בשתי מבחנות עם גז אינרטי למשך 15 דקות, החלים אמבטיית קרח על 2 פו ח' 4 המפעילים הוירטואליים ובעלי התשתית 2 פתרון (הבקבוק. 1). להבטיח הטמפרטורה של הפתרון קבוע ב-0 מעלות צלזיוס במשך לפחות 30 דקות
  6. לאחר 30 דקות של טמפרטורה קבועה לקרוא, להעביר את hydrazone בנזופנון (הבקבוק 2) לתוך הבקבוק המכילים ח' 2 PO 4 ואת המפעילים הוירטואליים ובעלי התשתית 2 (הבקבוק 1). לבצע את התגובה במשך 24 שעות להגיע השלמה.

2. טיהור של DDM:

  1. לאחר 24 שעות, להוסיף 120 מיליליטר פנטאן לתערובת התגובה (עמוק, אדום סגול פתרון).
  2. לסנן את פתרון במהירות באמצעות ג'ל סיליקה ניטרלי (50-200 מיקרומטר). זה חשוב כי הזמן קשר של המוצר עם סיליקה עושה לא יעלה על 5 דק DDM היא חומצה רגיש; פירוק משמעותי תתבצע עם הזמן קשר עוד 22.
    1. לבצע הסינון עם משפך זכוכית sintered נקבוביות בינוני, מערכת סינון ואקום או מערכת ואקום של הוד fume.
  3. להעביר את פילטרט של ולהסיר הממס עם המאדה , vacuo. ובמוצר גולמי הוא שמן עמוק סגול. רדיד אלומיניום סביב הבקבוק כדי לשמור על האור מן DDM
    1. באריזת אלומיניום. DDM הוא רגיש אור.
  4. לאחר המכסה את הבקבוק עם רדיד אלומיניום, לאחסן במקפיא, אטום, תחת אווירה של גז אינרטי DDM טהור.
  5. צג עבור התגבשות להתרחש, אשר בדרך כלל לוקח 2-3 ימים. להסיר את הבקבוקון מהמקפיא ולאפשר לו להגיע לטמפרטורת החדר. צעד טיהור נוסף הכרחי. להוסיף 200-הוכחה אתיל אלכוהול הבקבוק, לסנן ולאחר מכן השתמש המאדה כדי להסיר את הממס הנותרים. בנקודה זו, יש להסיר זיהומים רוב הנותרים.
    1. נתח העמוק שנוצר, אדמדם קריסטלים סגולים של DDM מאת UV ספקטרוסקופיה. ניסיוני absorptivity טוחנת נמדדה להיות (חדוה) בכ-94.8, אשר מתאימים לערכים ספרות.
      התראה: להלן אזהרות בריאות הרלוונטיים ומפרטים של ריאגנטים עבור הטיפול ובטיחותי בביצוע פרוטוקול תגובת עבור DDM. בעת התמודדות עם חומרים אלה, להבטיח עיקרון השוויון הפוליטי הנכון-בכל הזמנים ובכל תנאי עבודה תחת ברדס fume.

      DDM: ממושכת או חשיפה חוזרת ונשנית עלול לגרום לתגובות אלרגיות אצל אנשים רגישים מסוימים 23.
      p-חומצה nitrobenzoic: (MSDS בריאות דירוג של 2) להבטיח ריאגנט הזה התרחק חום. להרחיק מקורות ההצתה. מכולות ריקות להוות סיכון אש; להתנדף השאריות ברדס fume. כל ציוד המכילים חומר הקרקע. אם בולעים אותם, פנו לטיפול רפואי באופן מיידי ולהראות את המכולה או התווית. יש למנוע מגע עם העור והעיניים 24.
      ספירט אתיל, 200 הוכחה: (MSDS בריאות דירוג של 2, בריאות דירוג של 3) מסוכנת במקרה של מגע עם העור, קשר עין, אינהלציה. אתנול במהירות סופג לחות מהאוויר, ולא מסוגל להגיב נמרצות עם המחמצנים 25.
      טולואן: (MSDS בריאות דירוג של 2, בריאות דירוג של 3) מסוכנת במקרה של מגע עם העור (מגרה), של קשר עין (מגרה), של בליעה, ושל באינהלציה. מעט מסוכן במקרה של מגע עם העור (permeator). דליק 26.
      o-קסילן: (MSDS בריאות דירוג של 2, בריאות דירוג של 3) האפשרות לפתח תופעות teratogenic, רעילות התפתחותית למערכת הרבייה הזכרים, רעילים אם בולעים אותם הכליות, הכבד, בדרכי הנשימה העליונות, העור, העיניים של סנטרל מערכת העצבים. להרחיק במגע עם העור (מגרה, permeator), קשר עין (גירוי), או בליעה, שאיפת 27.

3. לקראת פתרון של DDM זרימה רציפה:

  1. לשטוף סטריליות של 100 מ עם אתנול.
  2. להקרע בקבוקון 6-דראם על איזון האנליטי, והוסף.1942 גר' DDM לתוך המבחנה דראם. הוסף נטול מים אתנול (5 מ"ל) למבחנה במרווחים של 2-3 עד כל DDM נכנסת לתוך פתרון. עם פיפטה, להעביר את הפתרון של המבחנה 6-דראם לתוך סטריליות נקי 100 מ ל.
    1. בזהירות מוסיפים אתנול עד נקודת המינימום של מניסקוס יתיישר עם קו מסומן על סטריליות.
    2. להוסיף 1 מ"ל של טולואן, תקן פנימי, לתוך הבקבוק. סטריליות יכול עכשיו להיות הכתיר ומאוחסנים עד פתרון DDM וגם p-תמיסה חומצית nitrobenzoic מוכנים התגובה זרימה רציפה.

4. הכנת 0.1 מ' מניות תמיסת p-nitrobenzoic חומצה:

  1. לשטוף את 250 מ ל סטריליות מספר פעמים עם אתנול נטול מים.
  2. להקרע בקבוקון 6-דראם על איזון האנליטי. להוסיף 4.1780 גר' p-nitrobenzoic חומצה לתוך המבחנה דראם. לאחר הוספת החומצה, בוזקים נטול מים אתנול (5 מ ל) 2-3 דרגות למבחנה עד כל p-חומצה nitrobenzoic נכנס פתרון.
    1. עם פיפטה, להעביר את הפתרון של המבחנה 6-דראם לתוך סטריליות נקי 250 מ ל.
    2. בזהירות מוסיפים אתנול עד נקודת המינימום של מניסקוס יתיישר עם קו סטריליות.
    3. להוסיף 1 מ"ל של o-קסילן, תקן פנימי, לתוך הרצבקש. סטריליות יכול עכשיו להיות הכתיר ומאוחסנת כנדרש.

5. הכנה של הכור זרימה רציפה:

  1. בדוק המתמר המחובר אל משאבת בקר בפורטל A עבור שני ISCOs, וריק איסוף בקבוקונים בסוף כל צינור יציאה כדי לאסוף את התגובה פתרונות, פסולת, ממיס.
    1. הגדרת לבדוק שני 1 ישקו (p-חומצה nitrobenzoic) ולא ישקו 2 (DDM), כפי שמוצג באיור 9.
    2. הגדרת כל משאבת ישקו עם משלו בקר לשלוט באופן עצמאי ריאגנט נחלים. דבר זה מאפשר תעריפי זרימה יותאם באופן עצמאי לפי הצורך.
  2. בגביע, נפרדת להוסיף 400 מ של אתנול. זה להיות מנוצל כדי לשטוף את הכור.
    1. להפוך כניסת השסתום היפ נגד כיוון השעון עד שהשסתום פתוח לחלוטין (מסומן בתור שסתום A ו- B, בהתאמה). העיתונות " זרימה מתמדת " בבקר משאבה, ולאחר מכן " A ", אשר מציין את כניסת המתמר המקושר ישקו. פעולה זו מבקשת מהמשתמש להזין את קצב הזרימה הרצויה.
    2. הזן של flowrate של " 70 ", ולחץ " Enter ". כשמוכן, פגע " מילוי " לתקשר למערכת כדי לצייר את הפתרון בשיעור של 70 מ ל לדקה
    3. בגין ציור אתנול הממס דרך הצינורית מפרץ צר. שים לב כי אם קצב הזרימה הוא ציור הממס ב, קצב הזרימה על ISCOs צריכה לקרוא-70.000 mL/min. רמת החומר הממיס הבקבוקון יתחיל להקטין.
      ​ הערה: זה נורמלי לגמרי. אם לא תואמת עוצמת הקול של הממס אמצעי האחסון מוצג בבקר. אוויר יצוייר חלקית למערכת גם.
  3. מתי ישקו 1 ו2 ישקו היו לגמרי מלאים ומציין הבקר זה על-ידי קריאת " גליל מלא " ו " נעצר ", להפוך את שסתום כניסת A ו- B סגור לגמרי על-ידי הפעלת את השסתום באופן מלא עם כיוון השעון.
  4. פתח את השסתום עודפים הפועלת בדומה לשסתום כניסת, מה השסתום שמוביל הכור, על-ידי הפעלת את זה נגד כיוון השעון השסתום עודפים הזנות דרך המסנן, העבר את שסתום חד-כיווני, מן העבר יש להקל הלחץ על שסתום ואת לתוך הכור זרימה.
  5. בשלב זה, לשנות את קצב הזרימה. קצב הזרימה הכולל המרבי מומלץ בריצה בודד לא יעלה על 30 מ ל לדקה
    1. נקי ישקו כל אחד בנפרד, הפעלת כל בספיקה של 30 מ ל לדקה
  6. לעיתונות " A " על ישקו אשר מוגדר כעת כדי להפעיל האתנול דרך המערכת. לשנות את קצב הזרימה על-ידי הזנת קצב הזרימה הרצויה של " 30 ", " הזן ", ולבסוף " להפעיל את ". זה מתקשר למערכת כדי לרוץ בקצב של 30 מ ל לדקה
    ​ הערה: כמו הזרם equilibrates, הממס מתחילה לזרום דרך המערכת.
    1. צג לכור עבור דליפה או חסימה, וכי הוא הממס זורם לאורך כל בכור. ברגע ISCOs הן נמחקו 2 - 3 פעמים, המערכת מוכן כעת להפעיל את הניסוי.

6. הגדרת ה-M.01 DDM ישקו משאבה 2:

  1. המקום לים להאכיל ב- 100-mL סטריליות של DDM. לפתוח את השסתום כניסת B (הזנה 2 באיור 9).
  2. מוגדר ישקו את קצב זרימה של בגין ציור הפתרון עד הכול המנוצל 70 מ ל לדקה לתוך המזרק על ידי להכות " מילוי ".
  3. הערה כי אמצעי האחסון של פתרון ישקו האחסון המקורי של פתרון הבקבוק יכול להיות שונה במקצת. האוויר הוא גם בהודו המשאבה ישקו.
    1. , אם יש שאריות DDM לאחר ישקו הגיעה מקסימום נפח לאחר ספיגת של פתרון, העיתונות " לרוץ " לדחוף החוצה את האוויר ששורטט יחד עם הבקבוק מן הים. ברגע DDM מתחיל לדחוף החוצה, פגע " לעצור את ", ואז " מילוי " להתחיל מילוי ישקו את.
    2. חוזרת על שלבים אלה עד DDM כל נלקח (זה יחול על p-חומצה nitrobenzoic כמו גם).
    3. זורמים כ 1 מ"ל של DDM מן המשאבה. משאבת ישקו 2 עכשיו הוא מוכן לפעול. רמת החומר הממיס הוא קו ומוכן להתחיל זורם דרך הכור זרימה רציפה.
  4. שסתום כניסת קרוב B על-ידי הפעלת את השסתום הירך עם כיוון השעון עד שזה לא יכול להיות פעיל יותר, לפתוח את השסתום עודפים אשר מוזן לתוך הכור זרימה רציפה על-ידי הפעלת המונה שסתום עם כיוון השעון עד שזה פתוח לחלוטין. להעביר את 1 מ"ל של פתרון DDM, טולואן cuvette לניתוח UV-Vis.
  5. להגדיר קצב הזרימה 1.42 ג ' יגה mL/min. לא פגע " לרוץ " עד p-חומצה nitrobenzoic ישקו 1 כבר הגדרת מאת באותו הפרוטוקול בספיקה של 3.58 mL/min והוא מוכן לפעול במשולב.

7. הגדרת את.1 M p - nitrobenzoic חומצה ישקו 1 משאבת:

  1. פתח המשאבה שסתום A של ישקו 1-כניסת עם סטריליות 250 מ של p-חומצה nitrobenzoic בקצה של הזונדה.
  2. פעם צינור ההזנה הוא לגמרי שקועים על סטריליות, הגדר ישקו את קצב זרימה של 70 mL/min. שוב, לבדוק ולראות אם קצב הזרימה בבקר יקרא 70.00 mL/min על להכות " מילוי ".
  3. בגין רישום הפתרון עד הכול המנוצל לתוך המזרק, באותה שיטה המפורטים לעיל כדי לקבל את כל הפתרון למערכת.
  4. סגור את שסתום כניסת סובבה את השסתום הירך עם כיוון השעון עד שתיסגר לחלוטין. לפתוח את השסתום עודפים אשר מוזן לתוך הכור זרימה רציפה על-ידי הפעלת המונה שסתום עם כיוון השעון עד שזה פתוח לגמרי.
  5. להגדיר קצב הזרימה 3.58 mL/min. קצב הזרימה סך כולל של 1.42 ג ' יגה mL/min של DDM יהיה 5.00 mL/min, זמן מגורים הכולל בתוך הכור של-11 דקות עם יחס של 10:1 p-חומצה nitrobenzoic DDM.

8. ניצוח התגובה בזרימה עם 10:1 שן טוחנת שקילות של p-nitrobenzoic חומצה, DDM:

  1. לאחר כל משאבת הינו מוכן עם הכימית ' s פתרונות, המסתמים מכווננת כראוי, ושיעורי זרימה נכונה הוזן, תכה " לרוץ " על שתי משאבות. לאחר שסתום חד-כיווני לחץ יש equilibrated, הכימית ' s פתרונות יתחיל לזרום לתוך המודולים הכור.
    1. המסך זרימה. DDM ' s מזון מזין-מודול 1, p-חומצה nitrobenzoic ' s להאכיל לתוך מודול 2 ולאחר ערבוב סילבוסים מפורטים לכל מודול 3. הזמן מגורים הוא כ-11 דקות.
      2. שינוי הצבע
    2. צג (מצביע על התקדמות התגובה). הצבע במודול 2, לפני ערבוב, הוא ורוד חזק. מקטין עוצמת הצבע, זה הופך ורוד חלשה במודול 3 וורוד חיוור במודול 4. המודולים מועלים השקופה.

9. ניקוי הכור זרימה רציפה:

  1. פעם שתי ריצות של DDM ו- p-חומצה nitrobenzoic הושלמו, למלא גביע עם 400 מ"ל אתנול. זה ישמש כדי לנקות את הכור ומשאבות ישקו את.
  2. . סובב את השסתום היפ כניסת נגד כיוון השעון עד ברז פתוח לגמרי.
  3. להגדיר קצב הזרימה 70, העיתונות " Enter " ו " מילוי " להתחיל ציור אתנול הממס דרך הצינורית כניסת (שים לב כי אם קצב הזרימה הוא ציור הממס ב, קצב הזרימה על ISCOs צריכה לקרוא 70 mL/min).
  4. פעם אחת היו מלאים את ISCOs, ISCOs יעצור אוטומטית ולאחר הבקר יקרא " גליל מלא " ו " נעצר ". בשלב זה, להפוך את שסתום כניסת סגורים לגמרי, על-ידי הפעלת את השסתום עם כיוון השעון עד לא ניתן להפוך את השסתום היפ נוספת.
  5. פתח את השסתום עודפים הפועלת בדומה לשסתום מפרץ צר, על-ידי הפעלת את זה נגד כיוון השעון ההזנות שסתום outlet דרך המסנן, עובר את שסתום חד-כיווני, וממנו שם הזורם דרך הלחץ לשחרר שסתום לתוך הכור זרימה.
  6. התאמת קצב הזרימה לא תעלה על 30 מ ל לדקה
  7. העיתונות " A "-ישקו אשר מוגדר כעת כדי להפעיל האתנול דרך המערכת. לשנות את קצב הזרימה על-ידי הזנת קצב הזרימה הרצויה של " 10 ", פגע " הזן ", ואז פגע " להפעיל את ". בדוק מערכת לראות שם הוא אין חסימה או דליפה, וכי יש הממס זורם לאורך כל המערכת.
    הערה: לאחר שני ISCOs נמחקו 2 פעמים עם אתנול ופעם עם רק אוויר בעקבות הליכים שצוין לעיל, המערכת עכשיו הוא מוכן לרוץ לניסויים עתידיים.

הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.

תוצאות

התגובה אצווה
Diphenyldiazomethane הוכן על-פי הספרות28,29. המתחם היה גיבש של נפט אתר: אתיל אצטט (100:2), בבית מוצק גבישי סגול נותחה על ידי H1 NMR, נקודת התכה ו- MS. הבדיקות היו בקנה אחד עם המבנה ודיווח ספרות ערכים.

התגובה של diphenyldiazomethane (1.0 מ"מ) עם חומצה בנזואית (10 מ מ) אתנול נטול מים בוצע ב 21 ° C באתנול יבש. ההתקדמות של התגובה ה...

הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.

דיון

כימיה זרימה צברה הרבה תשומת לב לאחרונה עם ממוצע של-1,500 פרסומים בנושא מדי שנה באזורים מחקר של כימיה (29%), הנדסה (25%). תהליכים מוצלחים רבים נערכו בזרימה. במקרים רבים, זרימה כימיה הודגם להפגין ביצועים מעולה כדי אצווה עבור יישומים רבים כגון ההכנות של30,החומרים הפעילים הם31, מוצרים טבעיים32, ו- המומחיות, ערך גבוה כימיקלים כמו פולימרים בעלי ביצועים גבוהים33,34,

הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.

גילויים

אף אחד המחברים בתוך פרוטוקול זה יש לכל אינטרסים כלכליים מתחרים או ניגוד עניינים.

תודות

ברצוננו להודות קורנינג על המתנה של הכור זרימה זכוכית.

הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.

חומרים

רשימת החומרים שנעשה בהם שימוש במאמר זה
שםחברהמספר קטלוגהערות
מדחוםHB-USA/ בטוחכל ספק אחר של חברה מדעית עובד
בנזופנון הידרזוןחנות סיגמא-אולדריץ'ב 2-8 מעלות; C, טוהר 96%
MnO2Fluka≥ טוהר 90%, מזיק בשאיפה או בבליעה. עיין ב-MSDS לאמצעי זהירות נוספים
Dibasic KH2PO4Sigma-Aldrichנזק חמור לעיניים, גירוי בדרכי הנשימה. עיין ב-MSDS לאמצעי זהירות נוספים
דיכלורומתאן (DCM)Alfa Aesar≥ טוהר 99.7%, ארגון ארוז
RotovapBü חלקי אביזרי chi כוללים ואקום יבש לניקוי עצמי של Welch דגם 2027, ומלכודת קרח יבש של Neuberger KNP 
מלכודת בליטותChemglassכל ספק אחר של חברה מדעית עובד 
ג'ל סיליקה ניטרלי (50-200 מ"מ)Acros Organic/Sorbent Technologyאת הנשימה אם נשאפים, עיין ב-MSDS לאמצעי זהירות נוספים
ארגוןאווירתמיד ודא שהווסת מתאים נמצא במקום לפני השימוש
בנקבוביות בינונית מסנן זכוכית משפך מסונטרסיגמא-אולדריץ'כל ספק חברה מדעית אחר עובד
רדידאלומיניוםעטיפתכל חברה אחרת עובדת. משמש למניעת נזק פוטוליטי ל-DDM
Para-NO2 חומצה בנזואיתסיגמא-אולדריץמגע בעור, מגרה את העיניים, מגרה את הנשימה. עיין ב-MSDS לאמצעי זהירות נוספים
אלכוהול אתילי טהור (200 הוכחה)Sigma-Aldrich≥ טוהר 99.5%, נטול מים.
טולואןסיגמא-אולדריץ; טוהר 99.8%, נטול מים. חודר לעור,
אורתו-קסילןסיגמא-אולדריץ'99% טוהר, נטול מים. רעיל לאיברים ולמערכת העצבים המרכזית. הקפידו על המפרטים המוכתבים ב-MSDS
Diphenyl diazo methaneמיוצר בבית, חומר מגרה בדרכי הנשימה, עיין ב-MSDS לאמצעי זהירות נוספים
כור קורנינגקניינימיוצר בשנת 2009. מספר דגם MR 09-083-1A
שעון עצורבקרת כיול ניתנת למעקבכל חברה אחרת המספקת ניטור בדרגת מעבדה עבודות ספיחה
איזון אנליטיDenver Instrumentsדגם M-2201, או כל איזון אנליטי בעל יכולות תת-מיליגרם
בקבוקוני דראםVWR2 דראם, 4 דראם ו-6 בקבוקוני דראם 
מיקרופיפטותEppendorf2-20 μ L ו-100-1000 μ L מיקרופיפטות עבודה
פיפטות זכוכיתVWRכל מכשיר אחר ספק חברה מדעית עובד
GC-MSShimadzu GCתוכנה קשורה: GC ניתוח בזמן אמת
GC בקבוקוני VWRכל חברה מספקת אחרת עובדת
כוסותפיירקס500 מ"ל כוסות 
משאבות מזרקSigma AldrichTeledyne Isco דגם 500D
שסתום הקלהSwagelokקפיץ טעון שסתום הקלה 
שסתומים חד כיוונייםNupro 10 psi
כיתה שסתומים ישרים דו-כיוונייםHiP15,000 psi כיתה
לסביבה מגרה גז ריינולדס ' מגרה ' דליק במיוחד דליק חברת

מקורות

  1. Jimenez-Gonzalez, C., et al. Engineering Research Areas for Sustainable Manufacturing: A Perspective from Pharmaceutical and Fine Chemicals Manufacturers. Org Process Res Dev. 15 (4), 900-911 (2011).
  2. Constable, D. J. C., et al. Key green chemistry research areas - a perspective from pharmaceutical manufacturers. Green Chem. 9 (5), 411-420 (2007).
  3. Plutschack, M. B., Pieber, B., Gilmore, K., Seeberger, P. H. The Hitchhiker's Guide to Flow Chemistry. Chem Rev. , (2017).
  4. Dallinger, D., Kappe, C. O. Why flow means green - Evaluating the merits of continuous processing in the context of sustainability. Curr Opin Green Sustain Chem. 7, 6-12 (2017).
  5. Movsisyan, M., et al. Taming hazardous chemistry by continuous flow technology. Chem Soc Rev. 45 (18), 4892-4928 (2016).
  6. Hessel, V., Ley, S. V. Flow Chemistry in Europe. J Flow Chem. 6 (3), 135-135 (2016).
  7. Mascia, S., et al. End-to-End Continuous Manufacturing of Pharmaceuticals: Integrated Synthesis, Purification, and Final Dosage Formation. Angew Chem Int Edit. 52 (47), 12359-12363 (2013).
  8. Newman, S. G., Jensen, K. F. The role of flow in green chemistry and engineering. Green Chem. 15 (6), 1456-1472 (2013).
  9. Watts, P., Haswell, S. J. The application of micro reactors for organic synthesis. Chem Soc Rev. 34 (3), 235-246 (2005).
  10. Wiles, C., Watts, P. Continuous flow reactors: a perspective. Green Chem. 14 (1), 38-54 (2012).
  11. Roberge, D. M., et al. Microreactor technology and continuous processes in the fine chemical and pharmaceutical industry: Is the revolution underway. Org Process Res Dev. 12 (5), 905-910 (2008).
  12. Degennaro, L., Carlucci, C., De Angelis, S., Luisi, R. Flow Technology for Organometallic-Mediated Synthesis. J Flow Chem. 6 (3), 136-166 (2016).
  13. Roberts, J. D., Watanabe, W. The Kinetics and Mechanism of the Acid-Catalyzed Reaction of Diphenyldiazomethane with Ethyl Alcohol. J Am Chem Soc. 72 (11), 4869-4879 (1950).
  14. Roberts, J. D., Watanabe, W., Mcmahon, R. E. The Kinetics and Mechanism of the Reaction of Diphenyldiazomethane and Benzoic Acid in Ethanol. J Am Chem Soc. 73 (2), 760-765 (1951).
  15. Roberts, J. D., Watanabe, W., Mcmahon, R. E. The Kinetics and Mechanism of the Reaction of Diphenyldiazomethane with 2,4-Dinitrophenol in Ethanol. J Am Chem Soc. 73 (6), 2521-2523 (1951).
  16. Roberts, J. D., Regan, C. M. Kinetics and Some Hydrogen Isotope Effects of the Reaction of Diphenyldiazomethane with Acetic Acid in Ethanol. J Am Chem Soc. 74 (14), 3695-3696 (1952).
  17. Oferrall, R. A., Kwok, W. K., Miller, S. I. Medium Effects Isotope Rate Factors + Mechanism of Reaction of Diphenyldiazomethane with Carboxylic Acids in Solvents Ethanol + Toluene. J Am Chem Soc. 86 (24), 5553(1964).
  18. Aldrich, S. Material Safety Data Sheet: Benzophenone Hydrazone. 4.2, Sigma-Aldrich Corporation. Saint Louis, Missouri. 3-6 (2014).
  19. Science Lab Chemicals & Laboratory Equipment. Material Safety Data Sheet: Manganese dioxide MSDS. , Science Lab Chemicals & Laboratory Equipment. Houston, Texas. (2005).
  20. Science Lab Chemicals & Laboratory Equipment. Material Safety Data Sheet: Potassium phosphate dibasic MSDS. , Science Lab Chemicals & Laboratory Equipment. Houston, Texas. 1-5 (2005).
  21. Science Lab Chemicals & Laboratory Equipment. Material Safety Data Sheet: Methylene Chloride MSDS. , Science Lab Chemicals & Laboratory Equipment. 3-5 (2005).
  22. Smith, L. I., Howard, K. Diphenyldiazomethane. Org. Synth. 3 (351), (1955).
  23. Capot Chemical Co. Material Safety Data Sheet, diphenyldiazomethane. 2017, (2010).
  24. Science Lab. Material Safety Data Sheet: P-nitrobenzoic acid MSDS. , Houston, Texas. 3-5 (2005).
  25. Science Lab Chemicals & Laboratory Equipment. Material Safety Data Sheet Ethyl Alcohol 200 proof MSDS. , Houston, Texas. (2005).
  26. Science Lab Chemicals & Laboratory Equipment. Material Safety Data Sheet Toluene MSDS. , Houston, Texas. 4-5 (2005).
  27. Science Lab Chemicals & Laboratory Equipment. Material Safety Data Sheet o-Xylene MSDS. , Houston, Texas. 3-5 (2005).
  28. Zheng, J., et al. Cross-Coupling between Difluorocarbene and Carbene-Derived Intermediates Generated from Diazocompounds for the Synthesis of gem-Difluoroolefins. Organic Letters. 17, 6150-6153 (2015).
  29. Reimlinger, H. 1,5-Dipolar cyclizations, I. Definition and contributions to the Imidazide/Tetrazole tautomerism. Chem. Ber. 103, 1900(1970).
  30. Baumann, M., Garcia, A. M. R., Baxendale, I. R. Flow synthesis of ethyl isocyanoacetate enabling the telescoped synthesis of 1,2,4-triazoles and pyrrolo-[1,2-c] pyrimidines. Org Biomol Chem. 13 (14), 4231-4239 (2015).
  31. Baumann, M., Baxendale, I. R. The synthesis of active pharmaceutical ingredients (APIs) using continuous flow chemistry. Beilstein J Org Chem. 11, 1194-1219 (2015).
  32. Pastre, J. C., Browne, D. L., Ley, S. V. Flow chemistry syntheses of natural products. Chem Soc Rev. 42 (23), 8849-8869 (2013).
  33. Pirotte, G., et al. Continuous Flow Polymer Synthesis toward Reproducible Large-Scale Production for Efficient Bulk Heterojunction Organic Solar Cells. Chemsuschem. 8 (19), 3228-3233 (2015).
  34. Kumar, A., et al. Continuous-Flow Synthesis of Regioregular Poly(3-Hexylthiophene): Ultrafast Polymerization with High Throughput and Low Polydispersity Index. J Flow Chem. 4 (4), 206-210 (2014).
  35. Helgesen, M., et al. Making Ends Meet: Flow Synthesis as the Answer to Reproducible High-Performance Conjugated Polymers on the Scale that Roll-to-Roll Processing Demands. Adv Energy Mater. 5 (9), 1401996(2015).
  36. Grenier, F., et al. Electroactive and Photoactive Poly[lsoindigo-alt-EDOT] Synthesized Using Direct (Hetero)Arylation Polymerization in Batch and in Continuous Flow. Chem Mater. 27 (6), 2137-2143 (2015).
  37. Pollet, P., et al. Production of (S)-1-Benzyl-3-diazo-2-oxopropylcarbamic Acid tert-Butyl Ester, a Diazoketone Pharmaceutical Intermediate, Employing a Small Scale Continuous Reactor. Ind Eng Chem Res. 48 (15), 7032-7036 (2009).
  38. Flack, K., et al. Al(OtBu)(3) as an Effective Catalyst for the Enhancement of Meerwein-Ponndorf-Verley (MPV) Reductions. Org Process Res Dev. 16 (3), 1301-1306 (2012).
  39. Aponte-Guzman, J., et al. A Tandem, Bicatalytic Continuous Flow Cyclopropanation-Homo-Nazarov-Type Cyclization. Ind Eng Chem Res. 54 (39), 9550-9558 (2015).
  40. Liotta, C. L., et al. Synthetic Transformations Employing Continuous Flow. ACS- Fall 2013.Synthetic Transformations Employing Continuous Flow. , (2013).

הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.

הדפסות חוזרות והרשאות

תגיות

UV VIS
זרימה רציפה כימיה: התגובה של Diphenyldiazomethane עם חומצה - Nitrobenzoic p
צור קשר
המלצה לספרייה

פרטיות

תנאי שימוש

מדיניות

2026 © זכויות יוצרים MyJoVE Corporation. כל הזכויות שמורות.