Name: ניטור בזמן אמת של תגובות בוצעו באמצעות רציפה זרימת עיבוד: הכנת 3-Acetylcoumarin כדוגמא (וידאו) | JoVE Journal
Uploaded: 2015-11-18T13:00:00.000+00:00
Duration: 9 min 56 s
Description: למד ניטור בזמן אמת של תגובות כימיות באמצעות עיבוד זרימה רציפה. השיטה מדגימה סינתזה של 3-Acetylcoumarin עם אופטימיזציה של תנאים ואיכות מוצר עקבית.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

תמיכה כספית הניתנת על ידי הקרן הלאומית למדע (פרס קריירה CHE-0847262. אנו מודים ל-Vapourtec Ltd ול-Enwave Optronics על התמיכה בציוד, ולדניאל דאלב מאוניברסיטת קונטיקט על עזרתו בבניית מנגנון תאי הזרימה.

1. מצא את האותות מתאימים לניטור תגובה <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> להשיג ספקטרום ראמאן עבור כל חומרים מתחילים והמוצר. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> כיסוי ספקטרום ולזהות להקה אינטנסיבית שהיא ייחודי למוצר. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> השתמש בלהקת ראמאן זו כדי לנטר את ההתקדמות של התגובה. להקה ב1,608 סנטימטר -1 נבחרה במקרה זה. </li></ol> 2. הגדרת תא הזרימה <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> להשיג תא זרימה מתאים. כאן השתמשתי באחת עם הממדים הבאים: רוחב של 6.5 מ&quot;מ, גובה של 20 מ&quot;מ, ואורך מסלול של 5 מ&quot;מ (איור 2 א). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מניחים את תא הזרימה במכל שמספק סביבה חופשית של אור הסביבה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> חיבור צינורות לכניסה והיציאה של תא הזרימה (בצינורות מזהה PFA מ&quot;מ מקרה זה 1). </li></ol> 3. ממשק ספקטרומטר ראמאן עם תא הזרימה <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> להשיג ספקטרומטר ראמאן מתאים עם הרכבה אופטית גמישה שיכול להיות ממוקם בגלאבד את הקרבה לתא הזרימה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הנח את המכלול האופטי דרך פתח בגודל מתאים בתיבה המכילה את מכלול תא זרימה (איור 2). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> חלק את המכלול האופטי עד שהוא נוגע תא הזרימה ולאחר מכן למשוך אותו בחזרה והשאיר פער של ~ 2 מ&quot;מ. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מלא את תא הזרימה עם אצטון 100%. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הפעל את ספקטרומטר ראמאן ולרכוש ספקטרום במצב רציף סריקה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> פוקוס הלייזר בעדינות על ידי הזזת צינור אור חלק בכל פעם. להמשיך לנוע צינור האור עד האות היא בעוצמה הגדולה ביותר שלה והפסגות הן חדות ומוגדרים היטב. </li></ol><img alt="איור 2" src="/files/ftp_upload/52393/52393fig2.jpg" /> איור 2. (א) תא זרימה וממשק (ב) ראמאן משמש. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/52393/52393fig2large.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן לצפייה גדולה יותר ve</a>rsion של נתון זה. 4. הכן מגיב ופתרונות מרכך <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> להוסיף salicylaldehyde (6.106 גרם, 50 mmol, equiv 1) וacetoacetate אתיל (6.507 גרם, 50 mmol, equiv 1) לבקבוק נפח 50 מיליליטר. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> להוסיף אתיל אצטט להיקף כולל של 50 מ&quot;ל ולאחר מכן מערבב היטב את התוכן. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> העבר את aliquot 10 מיליליטר של פתרון המניות לבקבוקון זכוכית 20 מיליליטר מכיל בר ומערבבים מגנטי. תווית &quot;מגיב&quot;. זה בקבוקון </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> במקום בקבוק 100 מיליליטר 90 מיליליטר של אתיל אצטט. תווית הבקבוק הזה &quot;ממס&quot;. במקום בקבוק 100 מיליליטר 90 מיליליטר של אצטון. תווית הבקבוק הזה &quot;ליירט ממס&quot;. </li></ol> 5. מכינים את מכשירי הזרימה <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ודא שיש זרימת היחידה לפחות שתי משאבות ולתייג אותם &quot;P1&quot; ו- &quot;P2&quot;. לזהות קווי כניסת ממס ומגיבים לכל משאבה. מניחים את קווי יציאה מהקווים &quot;לאסוף&quot; &quot;פסולת&quot; לשניבקבוקי ndividual 100 מיליליטר שכותרתו &quot;מוצר&quot; ו- &quot;בזבוז&quot;, בהתאמה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> כמו כור, להשתמש קיבולת סליל PFA 10 מיליליטר מסוגל להיות מחומם. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> חבר את צינור יציאת P1 לכניסה של סליל כור PFA. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> התקן קטון אתר polyether שלוש יציאות (פיק) טי-מיקסר לאחר סליל הכור. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> חבר את צינור יציאת P2 לטי-המיקסר, 180 מעלות מצינורות יציאת סליל כור. חבר חתיכת הצינור ליציאה השלישית של טי-המיקסר. בצד השני של צינור זה מקום רגולטור חזרה בלחץ. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> חבר קו מהתפוקה של הרגולטור חזרה בלחץ לקלט של תא הזרימה. חבר קו מהתפוקה של תא הזרימה ל&quot; / הפסולת לאסוף &quot;המתג. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ראש קווי הממס עבור P1 ו- P2, כמו גם את הקו מגיב לP1 עם ממס. הזז את הקו מגיב לP1 מבקבוק הממס לבקבוק מגיב. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> באמצעות P1, לעבור אתיל אצטט באמצעות הכורסליל ב 2 מיליליטר / דקה עד שהוא מלא. לעבור אצטון באמצעות P2 בקצב זרימה של 2 מיליליטר / דקה ל -2 דקות. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> התאם את ספיקות ממס עבור P1 ו- P2 עד 1 מיליליטר / דקה. הגדר את הרגולטור חזרה בלחץ ללחץ של 7 בר. הגדר את טמפרטורת סליל כור לטמפרטורה הרצויה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> בדוק היטב את הציוד מוגדר כפי שמוצג בסכמטי באיור 3. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ברגע שהמערכת מגיעה לטמפרטורה ולחץ קבועים, לבדוק אם קיים דליפה ולאחר מכן להפעיל את התגובה. </li></ol><img alt="איור 3" src="/files/ftp_upload/52393/52393fig3.jpg" /> איור 3. סכמטי של תצורת הציוד המשמשת לניסויי ניטור תגובה. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/52393/52393fig3large.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.</a> 6. צג התגובה <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> טאקסריקת EA רקע של אתיל אצטט / מערכת ממס אצטון כפי שעבר בתא הזרימה. זה יהיה באופן אוטומטי יופחת מכל הסריקות אחריו. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הגדר את ספקטרומטר לקחת סריקות בכל 15 שניות (במקרה זה ספקטרומטר ראמאן נקבע לזמן אינטגרציה 10 שניות, קרון = 3, וממוצע = 1). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הזרק piperidine (0.05 מיליליטר, 0.05 mmol, 0.1 equiv) בבת אחת לתוך בקבוקון הזכוכית שכותרתו &quot;מגיב&quot;. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לאחר ערבוב ביסודיות, P1 מתג מ&quot; ממס &quot;ל&quot; מגיב &quot;. הגדר את זרם יציאה ל&quot; לאסוף&quot;. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> כאשר כל החומר טעון, P1 מתג מ&quot; מגיב &quot;בחזרה ל&quot; ממס.&quot; לגמרי המשך זורם ממס דרך סליל הכור למשך 30 דקות נוספות. ברגע שזה זמן שחלף, לכבות את החימום. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> תור משאבות P1 ו- P2 כבוי כאשר טמפרטורת סליל הכור התקררה אל מתחת ל -50 מעלות צלזיוס. </li></ol> 7. לנתח את הנתונים <ol&gt; <li style=";text-align:right;direction:rtl"> לייצא את נתוני ספקטרומטר ראמאן לעצמת ראמאן גיליון אלקטרוני ועלילה ב1,608 סנטימטר -1 לעומת זְמַן. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> כדי לייעל את התנאים, לבצע את התגובה פני מספר ספיקות וטמפרטורות כור באופן חוזר ונשנה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> חלקות כיסוי של עוצמת ראמאן ב1,608 סנטימטר -1 לעומת זְמַן. הערה: עוצמה גבוהה יותר ראמאן בקורלציה עם המרת מוצר גבוהה יותר. </li></ol> 8. הפעל את התגובה באמצעות תנאים אופטימליים <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> יש תנאים שונים הוקרנו (ספיקות משתנות / כור טמפרטורות), להפעיל את התגובה באמצעות התנאים מותאמים להרשות לעצמם את המרת המוצר הגבוהה ביותר. </li></ol> 9. לבודד את המוצר <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> קח את תכולת בקבוק המוצר ולשפוך אותו לתוך כוס המכילה 100 מיליליטר של קרח ו -20 מיליליטר של 2 M HCl. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> יש לשטוף את בקבוק המוצר עם כמות מינימאלית של אתיל אצטט (2 מיליליטר) ולהעביר לכוס. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מערבבים את התערובת הקפואהעד שכל הקרח נמס לחלוטין. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הגדר את מערכת סינון עם משפך הירש, בקבוק בצד זרוע, צווארון גומי ואורך של צינורות ואקום גומי. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> סנן את המשקע וכתוצאה מכך תחת ואקום, לשטוף עם אתר קר diethyl (10 מיליליטר) ולאפשר לו להתייבש תחת מנורת חום (2-3 שעות) או O היבש / N תחת ואקום. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לאשר את זהותו של המוצר על ידי 1 ספקטרוסקופיה H תהודה מגנטית גרעינית (NMR) באמצעות CDCl 3 כממס. לספקטרומטר תמ&quot;ג 500 MHz, 1 נתוני H NMR של 3-acetylcoumarin הוא כדלקמן: δ = 2.73 (ים, 3 H) 7.31-7.40 (מ &#39;, 2 H) 7.65 (DDD, J = 7.53, 4.37, 2.60 הרץ , 2 H) 8.51 (ים, H 1) לדקה, 13 נתונים C NMR: δ = 30.84 (CH 3) 117.00 (CH) 118.56 (C) 124.86 (CH) 125.27 (CH) 130.51 (134.68 (C CH)) 147.74 155.64 (C) 159.52 (C) 195.77 עמודים לדקה (ג) (CH). </li></ol>

<ol><li>Wiles, C., Watts, P. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aWiles%2C+C+%22Micro+Reaction+Technology+in+Organic+Synthesis%22">Micro Reaction Technology in Organic Synthesis</a>. , CRC Press. Boca Raton, FL. (2011).</li>
<li>van den Broek, S. A. M. W., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Continuous+Flow+Production+of+Thermally+Unstable+Intermediates+in+a+Microreactor+with+Inline+IR-Analysis%3A+Controlled+Vilsmeier%E2%80%93Haack+Formylation+of+Electron-Rich+Arenes%5BTitle%5D)+AND+%22Org.+Process+Res.+Dev%22%5BJournal%5D)">Continuous Flow Production of Thermally Unstable Intermediates in a Microreactor with Inline IR-Analysis: Controlled Vilsmeier–Haack Formylation of Electron-Rich Arenes.</a> Org. Process Res. Dev. 16 (5), 934-938 (2012).</li>
<li>Baxendale, I. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+integration+of+flow+reactors+into+synthetic+organic+chemistry%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Chem.+Technol.+Biotechnol%22%5BJournal%5D)">The integration of flow reactors into synthetic organic chemistry.</a> J. Chem. Technol. Biotechnol. 88 (4), 519-552 (2013).</li>
<li>Malet-Sanz, L., Susanne, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Continuous+Flow+Synthesis%5BTitle%5D)+AND+%22A+Pharma+Perspective+J.+Med.+Chem%22%5BJournal%5D)">Continuous Flow Synthesis.</a> A Pharma Perspective J. Med. Chem. 55 (9), 4062-4098 (2012).</li>
<li>Hartwig, J., Metternich, J. B., Nikzad, N., Kirschning, A., Ley, S. V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Continuous+flow+chemistry%3A+a+discovery+tool+for+new+chemical+reactivity+patterns%5BTitle%5D)+AND+%22Org.+Biomol.+Chem%22%5BJournal%5D)">Continuous flow chemistry: a discovery tool for new chemical reactivity patterns.</a> Org. Biomol. Chem. 12 (22), 3611-3615 (2014).</li>
<li>De Beer, T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Near+infrared+and+Raman+spectroscopy+for+the+in-process+monitoring+of+pharmaceutical+production+processes%5BTitle%5D)+AND+%22Int.+J.+Pharm%22%5BJournal%5D)">Near infrared and Raman spectroscopy for the in-process monitoring of pharmaceutical production processes.</a> Int. J. Pharm. 417, 32-47 (2001).</li>
<li>McMullen, J. P., Jensen, K. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Integrated+microreactors+for+reaction+automation%3A+New+approaches+to+reaction+development%5BTitle%5D)+AND+%22Annu.+Rev.+Anal.+Chem%22%5BJournal%5D)">Integrated microreactors for reaction automation: New approaches to reaction development.</a> Annu. Rev. Anal. Chem. 3, 19-42 (2010).</li>
<li>Moore, J. S., Jensen, K. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Automated+multitrajectory+method+for+reaction+optimization+in+a+microfluidic+system+using+online+IR+analysis%5BTitle%5D)+AND+%22Org.+Process+Res.+Dev%22%5BJournal%5D)">Automated multitrajectory method for reaction optimization in a microfluidic system using online IR analysis.</a> Org. Process Res. Dev. 16 (8), 1409-1415 (2012).</li>
<li>Carter, C. F., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((ReactIR+Flow+Cell%3A+A+New+Analytical+Tool+for+Continuous+Flow+Chemical+Processing%5BTitle%5D)+AND+%22Org.+Process+Res.+Dev%22%5BJournal%5D)">ReactIR Flow Cell: A New Analytical Tool for Continuous Flow Chemical Processing.</a> Org. Process Res. Dev. 14 (2), 393-404 (2010).</li>
<li>Ferstl, W., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Inline+Analysis+in+Microreaction+Technology%3A+A+Suitable+Tool+for+Process+Screening+and+Optimization%5BTitle%5D)+AND+%22Chem.+Eng.+Technol%22%5BJournal%5D)">Inline Analysis in Microreaction Technology: A Suitable Tool for Process Screening and Optimization.</a> Chem. Eng. Technol. 30 (3), 370-378 (2007).</li>
<li>Benito-Lopez, F., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Optical+fiber-based+on-line+UV%2FVis+spectroscopic+monitoring+of+chemical+reaction+kinetics+under+high+pressure+in+a+capillary+microreactor%5BTitle%5D)+AND+%22Chem.+Commun%22%5BJournal%5D)">Optical fiber-based on-line UV/Vis spectroscopic monitoring of chemical reaction kinetics under high pressure in a capillary microreactor.</a> Chem. Commun. (22), 2857-2859 (2005).</li>
<li>Gökay, O., Albert, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((From+single+to+multiple+microcoil+flow+probe+NMR+and+related+capillary+techniques%3A+a+review%5BTitle%5D)+AND+%22Anal.+Bioanal.+Chem%22%5BJournal%5D)">From single to multiple microcoil flow probe NMR and related capillary techniques: a review.</a> Anal. Bioanal. Chem. 402 (2), 647-669 (2012).</li>
<li>Jones, C. J., Larive, C. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Could+smaller+really+be+better%3F+Current+and+future+trends+in+high-resolution+microcoil+NMR+spectroscopy%5BTitle%5D)+AND+%22Anal.+Bioanal.+Chem%22%5BJournal%5D)">Could smaller really be better? Current and future trends in high-resolution microcoil NMR spectroscopy.</a> Anal. Bioanal. Chem. 402 (1), 61-68 (2012).</li>
<li>Mozharov, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Improved+Method+for+Kinetic+Studies+in+Microreactors+Using+Flow+Manipulation+and+Noninvasive+Raman+Spectrometry%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Am.+Chem.+Soc%22%5BJournal%5D)">Improved Method for Kinetic Studies in Microreactors Using Flow Manipulation and Noninvasive Raman Spectrometry.</a> J. Am. Chem. Soc. 133 (10), 3601-3608 (2011).</li>
<li>Chaplain, G., Haswell, S. J., Fletcher, P. D. I., Kelly, S. M., Mansfield, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Development+and+evaluation+of+a+Raman+flow+cell+for+monitoring+continuous+flow+reactions%5BTitle%5D)+AND+%22Aust.+J.+Chem%22%5BJournal%5D)">Development and evaluation of a Raman flow cell for monitoring continuous flow reactions.</a> Aust. J. Chem. 66 (2), 208-212 (2013).</li>
<li>Browne, D. L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Continuous+flow+reaction+monitoring+using+an+on-line+miniature+mass+spectrometer%5BTitle%5D)+AND+%22Rapid+Comm.+Mass.+Spectrosc%22%5BJournal%5D)">Continuous flow reaction monitoring using an on-line miniature mass spectrometer.</a> Rapid Comm. Mass. Spectrosc. 26 (17), (1999).</li>
<li>Koster, S., Verpoorte, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+decade+of+microfluidic+analysis+coupled+with+electrospray+mass+spectrometry%3A+An+overview%5BTitle%5D)+AND+%22Lab+Chip%22%5BJournal%5D)">A decade of microfluidic analysis coupled with electrospray mass spectrometry: An overview.</a> Lab Chip. 7 (11), 1394-1412 (2007).</li>
<li>Leadbeater, N. E., Schmink, J. R., Hamlin, T. A. Tools for Monitoring Reactions Performed Using Microwave Heating. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aLeadbeater%2C+NE+%22Microwaves+in+Organic+Synthesis%22">Microwaves in Organic Synthesis</a>. de la Hoz, A., Loupy, A. 1, Third Edition, Wiley-VCH. Weinheim, Germany. 327-376 (2012).</li>
<li>Leadbeater, N. E., Schmink, J. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Use+of+Raman+spectroscopy+as+a+tool+for+in+situ.+monitoring+of+microwave-promoted+reactions%5BTitle%5D)+AND+%22Nature+Protoc%22%5BJournal%5D)">Use of Raman spectroscopy as a tool for in situ. monitoring of microwave-promoted reactions.</a> Nature Protoc. 3 (1), 1-7 (2008).</li>
<li>Schmink, J. R., Holcomb, J. L., Leadbeater, N. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Use+of+Raman+spectroscopy+as+an+In+Situ.+Tool+to+Obtain+Kinetic+Data+for+Organic+Transformations%5BTitle%5D)+AND+%22Chem.+Eur.+J%22%5BJournal%5D)">Use of Raman spectroscopy as an In Situ. Tool to Obtain Kinetic Data for Organic Transformations.</a> Chem. Eur. J. 14 (32), 9943-9950 (2008).</li>
<li>Hamlin, T. A., Leadbeater, N. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Raman+spectroscopy+as+a+tool+for+monitoring+mesoscale+continuous-flow+organic+synthesis%3A+Equipment+interface+and+assessment+in+four+medicinally-relevant+reactions%5BTitle%5D)+AND+%22Beilstein+J.+Org.+Chem%22%5BJournal%5D)">Raman spectroscopy as a tool for monitoring mesoscale continuous-flow organic synthesis: Equipment interface and assessment in four medicinally-relevant reactions.</a> Beilstein J. Org. Chem. 9, 1843-1852 (2013).</li>
<li>Kelly, C. B., Lee, C., Leadbeater, N. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((An+approach+for+continuous-flow+processing+of+reactions+that+involve+the+in+situ.+formation+of+organic+products%5BTitle%5D)+AND+%22Tetrahedron+Lett%22%5BJournal%5D)">An approach for continuous-flow processing of reactions that involve the in situ. formation of organic products.</a> Tetrahedron Lett. 52 (2), 263-265 (2011).</li>
<li>Frisch, M. J., et al. Gaussian 09, Revision A.02. , Gaussian, Inc.. Wallingford, CT. Available from:
 <a target="_blank" href="http://www.gaussian.com/">http://www.gaussian.com/</a> (2009).</li>
<li>Wren, S. N., Donaldson, D. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Glancing-angle+Raman+spectroscopic+probe+for+reaction+kinetics+at+water+surfaces%5BTitle%5D)+AND+%22Phys.+Chem.+Chem.+Phys%22%5BJournal%5D)">Glancing-angle Raman spectroscopic probe for reaction kinetics at water surfaces.</a> Phys. Chem. Chem. Phys. 12, 2648-2654 (2010).</li>
<li>Leadbeater, N. E., Smith, R. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Real-Time+Monitoring+of+Microwave-Promoted+Suzuki+Coupling+Reactions+Using+in+Situ.+Raman+Spectroscopy%5BTitle%5D)+AND+%22Org.+Lett%22%5BJournal%5D)">Real-Time Monitoring of Microwave-Promoted Suzuki Coupling Reactions Using in Situ. Raman Spectroscopy.</a> Org. Lett. 8 (20), 4589-4591 (2006).</li>
</ol>

למחברים אין מה לחשוף.

הקלות שבה ניתן ממשק ספקטרומטר ראמאן עם זרם היחידה עושה את הטכניקה חשובה לניטור תגובה זו מוטבעת. מספר משתני תגובה יכול להיות נחקר באופן מזורז, המאפשר למשתמש להגיע בתנאי תגובה מותאמים מהר יותר מאשר בעת שימוש בשיטות לא מקוונות. יישום של הטכניקות מתוארות במסמך זה גם מאפשר לניטור של ההיווצרות של מוצרי צד, בהנחה ניתן למצוא להקה מתאימה. יכולים להיות מוקרנים תנאים ונבחרו, המאפשרים גם להמרה הגבוהה ביותר של מוצר, וגם את הכמות הנמוכה ביותר של טומאה. ניטור כמותי של תגובות הוא גם אפשרי. מאז עו...

על ידי שימוש בזרימה רציפה עיבוד, כימאים מוצאים כי הם יכולים לבצע מגוון של תגובות כימיות בבטחה, ביעילות, בקלות ו1,2. כתוצאה מכך, ציוד זרימת כימיה הופך כלי נפרד להפעלת תגובות הן בהגדרות תעשייתיות כמו גם מעבדות מחקר במוסדות אקדמיים. מגוון רחב של שינויים בכימיה סינטטיים בוצע בזרימת כורים 3,4. במקרים נבחרים, תגובות שלא עובדות ביצוו הוכחו כדי להמשיך בצורה חלקה תחת זרימה רציפה תנאי 5. עבור שתי אופטימיזציה התגובה ובקרת איכות, שילוב של תגובה ב- קו ניטור עם זרימת עיבוד מציע יתרונות משמעותיים. ב- קו ניטור מספק ניתוח רציף עם תגובה בזמן אמת לתנאי מדגם בפועל. זה מהר יותר, ובמקרים מסוימים, יותר אמין יותר מאשר להשוות טכניקות off-line. מספר טכניקות אנליטיות באונליין כבר ממשק עם Fכורים נמוכים 7. דוגמאות כוללות אינפרא אדום 8,9, UV לעין 10,11, 12,13 NMR, ספקטרוסקופיית ראמאן 14,15, וספקטרומטר מסת 16,17. קבוצת המחקר שלנו ממשק ספקטרומטר ראמאן עם מיקרוגל יחידה מדעית 18. שימוש זה, מגוון של תגובות היה במעקב מבחינה 19 וכמותיים 20 איכותית. בונה על הצלחה זו, יש לנו לאחרונה ממשק ספקטרומטר ראמאן עם אחד מהזרימה רציפה היחידות שלנו והעסקנו אותו לניטור תגובה ב- קו של מספר השינויים אורגניים רפואה-רלוונטי מפתח. 21 בכל מקרה ניתן היה לפקח על תגובות וגם בדוגמא אחת, בדרך של עקומת כיול, אנחנו יכולים לקבוע המרת מוצר מנתוני הרפאים ראמאן. בכאן אנו מתארים כיצד להגדיר את המנגנון ולהשתמש בו כדי לעקוב אחר תגובות. אנו משתמשים בסינתזה-זרז piperidine של 3-ACetylcoumarin (1) מsalicylaldehyde עם acetoacetate אתיל (איור 1) כתגובת מודל כאן. <img alt="איור 1" src="/files/ftp_upload/52393/52393fig1.jpg" /> איור 1. בסיס זרז תגובת עיבוי בין salicylaldehyde וacetoacetate אתיל להניב 3-acetylcoumarin (1). <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/52393/52393fig1large.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.</a>

<table><tbody><tr><td>סליצילאלדהיד</td><td>סיגמא-אולדריץ'</td><td>S356</td><td>ריאגנט דרגנט, 98%</td></tr> <tr><td>אתיל אצטואצטט</td><td>אקרוס אורגני</td><td>117970010</td><td>99%</td></tr> <tr><td>פיפרידין</td><td>סיגמא-אולדריץ'</td><td>104094</td><td>ריאגנט פלוס, 99%</td></tr> <tr><td>חומצה הידרוכלורית</td><td>סיגמא-אולדריץ'</td><td>320331</td><td>מגיב ACS, 37%</td></tr> <tr><td>אתיל אצטט</td><td>סיגמא-אולדריץ'</td><td>34858</td><td>CHROMASOLV, עבור HPLC, >99.7%</td></tr> <tr><td>אצטון</td><td>סיגמא-אולדריץ'</td><td>650501</td><td>CHROMASOLV, עבור HPLC, >99.9%</td></tr> <tr><td>תא זרימה</td><td>תאי</td><td></td> סטארנה <td>583.65.65-Q-5/Z20</td></tr><tr><td>יחידת זרימה</td><td>Vapourtec</td><td></td><td>E-series</td></tr><tr><td>ספקטרומטר רמאן</td><td>Enwave Optronics Inc</td><td></td><td>דגם EZRaman-L</td></tr></tbody></table>

ניטור בזמן אמת של תגובות בוצעו באמצעות רציפה זרימת עיבוד: הכנת 3-acetylcoumarin כדוגמא

Real-time Monitoring of Reactions Performed Using Continuous-flow Processing: The Preparation of 3-Acetylcoumarin as an Example

באמצעות ניטור מוטבע, ניתן לייעל את התגובות בוצעו באמצעות זרימה רציפה עיבוד בצורה פשוטה ומהירה. זה גם אפשרי כדי להבטיח את איכות מוצר עקבית לאורך זמן שימוש בטכניקה זו. אנחנו כאן מראים כיצד ממשק זרימת יחידה זמינה מסחרי עם ספקטרומטר ראמאן. תא זרימת ראמאן ממוקם אחרי הרגולטור חזרה בלחץ, מה שאומר שזה יכול להיות מופעל בלחץ אטמוספרי. בנוסף, העובדה שזרם המוצר עובר דרך באורך של צינורות לפני הכניסה לתא הזרימה אומרת שהחומר הוא על RT. חשוב שהספקטרום נרכש בתנאי בידוד תרמיים מאז עוצמת אות ראמאן תלוי בטמפרטורה. לאחר שכנס את המנגנון, אז אנחנו מראים כיצד לפקח תגובה כימית, הסינתזה-זרז piperidine של 3-acetylcoumarin מacetoacetate salicylaldehyde ואתיל משמשת כדוגמא. התגובה יכולה להתבצע על פני טווח של ספיקותטמפרטורות ד, כלי הניטור באתר בשימוש כדי לייעל את התנאים בפשטות ובקלות.

הזרימה רציפה הכנת 3-acetylcoumarin נבחרה כתגובת נציג לניטור באונליין. בתצוו, התגובה ממשיכה גם בעת שימוש באתיל אצטט כממס. עם זאת, המוצר (1) הוא לא לגמרי מסיס בRT. כדי למנוע סתימת פוטנציאל של הרגולטור חזרה בלחץ, כמו גם להקטין את הסיכון שיש חלקיקים מוצקים בתא הזרימה שהיה להפריע רכישת אות, השתמשנו בטכניקה שפותחנו בעבר במשך 22 זה ותגובות אחרות. אנו יורטו זרם המוצר לאחר סליל התגובה עם אצטון לsolubilize המוצר ולאפשר לו לעבור בתא הזרימה ולגבות לחץ רגולטור באין ...

ניטור בזמן אמת מאפשר לאופטימיזציה מהירה של תגובות בוצעו באמצעות זרימה רציפה עיבוד. הנה הכנת 3-acetylcoumarin משמשת כדוגמא. המנגנון לביצוע באתר ניטור ראמאן מתואר, כמו גם את הצעדים הנדרשים כדי לייעל את התגובה.

ניטור בזמן אמת של תגובות בוצעו באמצעות רציפה זרימת עיבוד: הכנת 3-Acetylcoumarin כדוגמא

By using inline monitoring, it is possible to optimize reactions performed using continuous-flow processing in a simple and rapid way. It is also possible ...

המטרה הכללית של פרוצדורה זו היא לנטר תגובות כימיות בזמן אמת באמצעות עיבוד בזרימה רציפה. שיטה זו יכולה לסייע באופטימיזציה של תנאים עבור תגובות כימיות המבוצעות באמצעות עיבוד בזרימה רציפה. היא גם מאפשרת למשתמש לוודא שאיכות המוצר נשארת עקבית לאורך כל התהליך.היתרון המרכזי של הטכניקה הוא שניתן לנטר תגובות בזמן אמת, וכך ניתן לראות את ההשפעות של שינויים בפרמטרים באופן מיידי. ההליך שיוצג כאן נגזר משיטה שפיתחנו תחילה לניטור תגובות כימיות המבוצעות ביחידת מיקרוגל מדעית. השתמשנו בסינתזה של three acetyl coumarin מ-cyl aldehyde ו-ethyl acetoacetate, המזורזת על ידי papine, כתגובה המודל.כדי להתחיל, השג ספקטרומי רמנ (Raman) עבור כל חומרי המוצא וספקטרום חפיפה של המוצר, וזהה פס אינטנסי הייחודי למוצר. השתמש בפס רמנ זה כדי לעקוב אחר התקדמות התגובה. במקרה זה, נבחר פס ב-1,608 wave numbers לצורך הגדרת תא הזרימה.השתמשו בתא זרימה מתאים ברוחב של 6.5 millimeters, גובה של 20 millimeters ואורך נתיב של five millimeters. הניחו את תא הזרימה בתוך מיכל המספק סביבה נקייה מאור סביבתי. לאחר מכן, חברו את הצינורות לכניסה וליציאה של תא הזרימה.השג ספקטרומטר Raman מתאים עם מכלול מכשולים גמיש שניתן להציב בקרבה רבה לתא הזרימה. לאחר מכן, הכנס את המכלול האופטי דרך פתח בגודל מתאים בקופסה המכילה את מכלול תא הזרימה. החלק את המכלול האופטי עד שייגע בתא הזרימה, ולאחר מכן משוך אותו לאחור כך שיישאר מרווח של כמעט שני מילימטרים.לאחר מילוי תא הזרימה ב-100% acetone, הפעילו את ספקטרומטר ה-ramen ורכשו ספקטרומים. במצב סריקה רציף, התאימו את פוקוס הלייזר על ידי הזזה עדינה של צינור האור במרווחים קטנים. המשיכו להזיז את צינור האור עד שהאות יגיע לעוצמתו המקסימלית והפיקים יהיו חדים ומוגדרים היטב.הוסיפו sali aldehyde ו-ethyl acetoacetate לבקבוק מדידה של 50 מיליליטר. לאחר מכן, הוסיפו ethyl acetate עד לנפח כולל של 50 מיליליטר וערבבו את התוכן היטב. העבירו אליקוט של 10 מיליליטר מתמיסת המלאי לבקבוק זכוכית של 20 מיליליטר המכיל מוט ערבול מגנטי, וסמנו את הבקבוק כריאגנט בבקבוק של 250 מיליליטר.מזגו 150 milliliters של ethyl acetate וסמנו בקבוק זה כ-solvent. לבסוף, מזגו 150 milliliters של acetone לבקבוק של 250 milliliter שסומן כ-solvent intercept. ודאו שיחידת הזרימה כוללת לפחות שתי משאבות וסמנו אותן בבירור.כאן נשתמש ב-B וב-C כדי לסמן ולזהות בבירור כל משאבה. הצב את קווי היציאה מקווי האיסוף והפסולת לתוך שני בקבוקים נפרדים של 100 milliliter המסומנים כ-"מוצר" ו-"פסולת" בהתאמה. כריאקטור, השתמש בסליל PFA בנפח של 10 milliliter המסוגל להתחמם.חברו את הצינור היוצא מ-B לכניסה של סליל כור PFA. התקינו מחבר T מסוג פוליאתר-אתר-קטון (PEEK) או Peak בעל שלושה פתחים. לאחר סליל הכור, חברו את הצינור היוצא מ-C למחבר ה-T בזווית של 90 מעלות מסליל הכור, חברו את צינור היציאה וחברו קטע צינור לפתח השלישי של מחבר ה-T.בקצה השני של צינור זה, מקמו וסת לחץ אחורי. חברו את הקו מהיציאה של וסת הלחץ האחורי לכניסה של תא הזרימה. לאחר מכן, חברו קו מהיציאה של תא הזרימה למפסק איסוף הפסולת.בצעו הזרמה ראשונית (Priming) של קווי הממס עבור B ו-C, וכן של קו הריאגנט עבור B, באמצעות ממס. לאחר מכן, העבירו את קו הריאגנט של B מבקבוק הממס לבקבוק הריאגנט. למרות שהתגובה מתנהלת בצורה חלקה כאשר משתמשים בפיטט (phytate) כממס, המוצר אינו מסיס לחלוטין בטמפרטורת החדר.כדי למנוע סתימה אפשרית של ווסת לחץ הנגב (back pressure regulator) וכן כדי למנוע הגעה של חלקיקים מוצקים לתא הזרימה, אנו חותכים את זרם התוצר לאחר סליל הריאקטור באמצעות אצטון כדי להמיס את התוצר באופן מלא. העבירו ethyl acetate דרך סליל הריאקטור בקצב של 2 mL/min עד שזה יתמלא. לאחר מכן, העבירו אצטון דרך C בקצב זרימה של 2 mL/min. למשך שתי דקות, כווננו את קצבי זרימת הממס עבור B ו-C ל-1 mL/min והגדירו את ווסת לחץ הנגב ללחץ של 7 bar.כמו כן, הגדירו את טמפרטורת סליל הריאקטור לטמפרטורה הרצויה לאחר בדיקה כפולה שציוד הניסוי הוגדר כראוי. מרגע שהמערכת מגיעה לטמפרטורה וללחץ קבועים, בדקו אם ישנן דליפות ולאחר מכן הריצו את התגובה. בצעו סריקת רקע של מערכת הממס ethyl acetate acetone בעת העברתה דרך תא הזרימה.ערך זה יופחת באופן אוטומטי מכל הסריקות הבאות. לאחר הגדרת הספקטרומטר לביצוע סריקות כל 15 שניות, מזריקו את כל ה-pipe perine בבת אחת אל תוך מבחנת הזכוכית המסומנת כ-reagent לאחר ערבוב יסודי, והעבירו את המתג B ממצב solvent למצב reagent. הגדירו את זרם היציאה לאספוף כאשר כל החומר נטען לחלוטין, והעבירו את המתג B ממצב reagent חזרה למצב solvent.המשיכו להזרים ממס דרך סליל הריאקטור למשך 30 דקות נוספות. עם סיום פרק זמן זה, כבו את החימום. כבו את משאבות B ו-C.כאשר טמפרטורת סליל הריאקטור תתקרר למשך פחות מ-50 °C, יש לנתח את הנתונים, לייצא את נתוני ספקטרומטר ה-Raman לגיליון אלקטרוני ולשרטט את עוצמת ה-Raman במספר גל של 1,608 לעומת זמן כדי לאפטמיזציה של התנאים. בצע את התגובה במגוון קצבי זרימה וטמפרטורות ריאקטור באופן איטרטיבי, והנח את גרפי עוצמת ה-Raman במספר גל של 1,608 לעומת זמן אחד על השני. לאחר סקירה של תנאים שונים, הרץ את התגובה באמצעות התנאים האופטימליים כדי להשיג את המרת המוצר הגבוהה ביותר.עוצמת רמנ גבוהה יותר נמצאת במתאם עם המרה גבוהה יותר של המוצר. הכנת 3-acetyl coumarin בזרימה רציפה נבחרה כתגובה מייצגת לניטור בקו (inline monitoring) כנקודת התחלה; התגובה הורצה ב-25 °C ובקצב זרימה של ריאגנטים של 1 mL/min, ועוצמת הרמנ ב-1,608 cm⁻¹ נרשמה במטרה להשיג את ההמרה הגבוהה ביותר האפשרית. התגובה בוצעה בטמפרטורות גבוהות יותר תוך עבודה בקצב זרימה של 1 mL/min, כאשר טמפרטורת התגובה הועלתה תחילה ל-65 °C ולאחר מכן ל-130 °C.הביא לעלייה בהמרת המוצר, כפי שעולה מהעלייה העקבית בעוצמת ה-Raman ב-1,608 מספרים של גליים בסליל כור בטמפרטורה של 130 °C. הפחתת קצב הזרימה מ-1.0 ל-0.5 mL/min לא הגבירה באופן משמעותי את עוצמת ה-Raman ב-1,608 מספרים של גליים.בעזרת התנאים המותאמים שנמצאו, בוצעה התגובה פעם נוספת. בידוד המוצר הניב 72% yield. בעת ביצוע הליך זה, חשוב לזכור למצוא אות מתאים בספקטרום ה-Raman למעקב לאורך זמן.שלבים קריטיים בפרוטוקול כוללים את ההרכבה הנכונה של צינורות הריאקטור ואת החיבור של תא ה-Raman. למרות שייתכן שסף הלמידה יהיה תלול, לאחר השליטה בפעולה, ניתן להשתמש בהליך זה כדי לנטר מגוון של תגובות כימיות.

real-time-monitoring-reactions-performed-using-continuous-flow

Research

JoVE Journal

Chemistry

כימיה

התגובה אוגי הוכיחה להיות דרך נוחה במהירות ליצור ספריות מגוונת של תרכובות. היא כוללת את תגובת אמין, אלדהיד, חומצה carboxylic ו isonitrile בדרך כלל מתנול בטמפרטורת החדר. בסרטון הזה, אנו מנצלים 48-חריץ Mettler-טולדו MiniBlock מצויד צינורות סינון מטפל Mettler-טולדו MiniMapper נוזלי אוטומטי היה בשימוש, כדי לספק את ריאגנטים ממס. הפרמטרים של עניין היו ריכוז, הרכב הממס ואת עודף של כמה חומרים כימיים.

אופטימיזציה של התגובה אוגי באמצעות סינתזה במקביל וטיפול נוזלי אוטומטי

מכשירי Millifluidic מנוצלים לסינתזה מבוקרת של ננו, ניתוח של מנגנוני תגובה וזרימת קטליזה המתמשכת זמן נפתר.

Millifluidics לסינתזה כימית וזמן נפתר מכניסטית לימודים

מוצג פרוטוקול לשימוש בעמודות כרומטוגרפיה נוזלית בעלות ביצועים גבוהים של זרימת תגובה לשיטות המשתמשות בנגזרת פוסט עמודה (PCD).

הודעת הטור derivatization שימוש ביצועים גבוהים תזרים תגובת עמודות נוזלת כרומטוגרפיה

אנו מציגים כאן פרוטוקול להפעלת כור מייקרו בקנה מידה מתוכנת טמפרטורה להערכת ביצועי קטליטי של קרביד מוליבדן במהלך הרחקת חמצן באמצעות חומצה אצטית.

טמפרטורה מתוכנתת הרחקת חמצן של חומצה אצטית על זרזי קרביד מוליבדן

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.

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

פרוטוקול להקרנה התגובה אורגני באמצעות לעצור זרימת מיקרו-אבובים (SFMT) כורים העסקת המגיבים גז ו/או האור מתווכת תגובות מוצג.

ניצול של עצור זרימת מיקרו-אבובים כורים לפיתוח של המרות אורגני

מפורט במסמך זה הם הפרוטוקולים מבצע והרכבה של פלטפורמה ההקרנה microfluidic מודולרי עבור האפיון שיטתית של מוליכים למחצה colloidal nanocrystal syntheses. דרך מערכת מתכוונן במלואו הסדרים, אוסף ספקטרה יעילים ביותר עשוי להתבצע על פני 4 סדרי גודל סולמות זמן התגובה בתוך מרחב הדגימה שבשליטת העברת מסה.

טכנולוגיה Microfluidic מודולרי עבור מחקרים שיטתיים של מוליכים למחצה Colloidal Nanocrystals

הנגזרת של פלברול היא חיונית ליישומו בתחום הבריאות ותעשיית המזון. כאן, אנו מספקים פרוטוקול מפורט עבור יוסינטזה של פלאורול מן flavanone ולדון את הצעדים הקריטיים ואת יתרונותיה על פני גישות אחרות.

ביוסינתזה של פלאנונול מתוך Flavanone על ידי הקמת מדורגת ביאנזיטית בסיר אחד

פרוטוקול זרימה רציף מפורט הניתן להרחבה מוצג כדי לסנתז אריל פלואוריד מאמין אריל דרך תגובת בלז-שיימן.

פרוטוקול תגובת בלז-שיימן הניתן להרחבה בכור זרימה רציפה

חנקן הוא נוזל סופר קריטי אפקטיבי לתהליכי מיצוי או ייבוש בשל גודלה הקטן המולקולרי, צפיפות גבוהה במשטר הסופר קריטי כמעט נוזלי, ואדישות כימית. אנו מציגים פרוטוקול ייבוש חנקן סופר קריטי לטיפול הטיהור של חומרים תגובתי, נקבוביים.

עיבוד חנקן סופר קריטי עבור הטיהור של חומרים נקבוביים ריאקטיבי

למד ניטור בזמן אמת של תגובות כימיות באמצעות עיבוד זרימה רציפה. השיטה מדגימה סינתזה של 3-Acetylcoumarin עם אופטימיזציה של תנאים ואיכות מוצר עקבית.

ניטור בזמן אמת של תגובות בוצעו באמצעות רציפה זרימת עיבוד: הכנת 3-Acetylcoumarin כדוגמא

גלה סרטונים נוספים