Utilizzo di reattori di Micro-tubo di fermata-flusso per lo sviluppo di trasformazioni organiche

L'obiettivo generale di questo esperimento è quello di esaminare le reazioni utilizzando una piattaforma di reattori a microtubi stop-flow che combina elementi provenienti da reattori a flusso continuo e batch. Abbiamo inventato questa tecnologia per superare i problemi che il sistema a flusso continuo di microtubi non è efficiente per le reazioni su piccola scala e per lo screening delle reazioni. La differenza tra il nostro sistema di reattori a microtubi stop-flow e il sistema di reazione continua a microtubi è che ci sono due valvole prima e dopo ogni micro-tubo nel nostro sistema.

I principali vantaggi di questa tecnica sono che è ecologica, sicura, facile da usare per lo screening delle reazioni e più efficiente dei reattori da banco convenzionali, ma comporta la trasformazione organica. Per preparare un reattore a microtubi a flusso di arresto, avvolgere 300 centimetri di tubo in PFA ad alta purezza in un anello stretto. Fissare il tubo con fascette.

E collegare una valvola di intercettazione a ciascuna estremità. È facile costruire un reattore SFMT, quindi prepariamo semplicemente una reazione SMFT per ogni condizione da esaminare. Collegare il reattore a un regolatore di contropressione da 20 psi e a un raccordo a T a bassa pressione collegato a un serbatoio di acetilene, tramite una valvola a spillo.

Immergere l'estremità del dispositivo di regolazione della contropressione nell'acetone. Quindi, mettere 58,5 milligrammi di 4-iodoanisolo, in un pallone a fondo tondo da 10 ml con una barra di agitazione. Aggiungere al pallone, 8,5 milligrammi di cloruro di bis(trifenilfosfina)palladio, 1 milligrammo di ioduro di rame, 80 microlitri di DIPEA e 2,5 millilitri di dimetilsolfossido.

Tappare il pallone con un setto di gomma e iniziare a mescolare il composto a temperatura ambiente. Usa un palloncino pieno di aragan per degassare la miscela per 15 minuti mescolando. Al termine della degassificazione, rimuovere l'ago di sfiato, quindi il gruppo palloncino.

Quindi, utilizzare un breve tratto di tubo in PFA ad alta purezza e un raccordo per ago luer per dotare una siringa in acciaio inossidabile da otto millilitri di un ago lungo. Inserire l'ago attraverso il setto fino al fondo del pallone. E aspirare il liquido di reazione nella siringa.

Scollegare la siringa dall'ago. Fissare la siringa in una pompa a siringa e collegare la siringa al raccordo a T che unisce il reattore SMFT e il gas acetilene. Spurgare il tubo con gas acetilene fino a quando non si osservano bolle sul regolatore di contropressione.

Quindi, iniziare a caricare la miscela di reazione nel reattore a 300 microlitri al minuto. Utilizzare la valvola a spillo per regolare la portata dell'acetilene fino a quando il rapporto liquido/gas tra il raccordo a T e la valvola di intercettazione dell'ingresso del reattore è di uno a uno. Chiudere la valvola di intercettazione dell'uscita del reattore una volta che l'intera miscela di reazione è stata caricata nel tubo e la miscela inizia a fuoriuscire dall'uscita del regolatore di contropressione.

Pressurizzare il reattore con acetilene fino a quando la miscela di reazione non è immobile nel reattore. Quindi, chiudere la valvola di intercettazione dell'ingresso del reattore e la valvola a spillo. Scollegare il reattore dall'impianto e metterlo in un bagno d'olio siliconico, riscaldato alla temperatura di reazione desiderata, facendo attenzione a mantenere le valvole di intercettazione libere dall'olio.

Lasciare il reattore in bagno d'olio per un'ora. Quindi, usa l'esane per sciacquare l'olio di silicone dal reattore. Utilizzare una siringa di acciaio inossidabile da otto millilitri per spingere la miscela di reazione dal reattore in una fiala da 20 millilitri.

Sciacquare il residuo nella fiala con quattro millilitri di etere etilico. Lavare la miscela con quattro millilitri di una soluzione acquosa di cloruro di ammonio satura ed estrarre il prodotto in 1,5 millilitri di etere etilico. Determinare la resa con GC-MS.

Per pulire il sistema, utilizzare la pompa a siringa per lavare il tubo con un solvente da utilizzare nella reazione successiva. Asciugare il sistema con azoto gassoso per 20 minuti. Per costruire il reattore SFMT, avvolgere 340 centimetri di tubi in PFA ad alta purezza in un anello e montare le estremità con valvole di intercettazione.

Quindi, unire i reagenti per la reazione in una fiala da 10 millilitri e sigillare la fiala con un tappo terminale in silicone. Degasare il composto per 15 minuti con un palloncino aragan. Rimuovere gli aghi dopo il degasaggio.

Collegare il reattore a una linea di gas argan utilizzando un corpo di unione di picco e spurgare l'argon del reattore per cinque minuti. Quindi, chiudere entrambe le valvole di intercettazione del reattore per preservare l'atmosfera di argon. Quindi, equipaggia una siringa da tre millilitri con un ago lungo.

Forare il setto del flaconcino e aspirare la miscela di reazione premiscelata nella siringa. Quindi, capovolgere la siringa e picchiettare delicatamente lo stantuffo fino a quando tutte le bolle non vengono espulse, lasciando solo la miscela di reazione nella siringa. Agitare delicatamente la siringa per garantire l'omogeneità.

Utilizzare un adattatore luer per collegare la siringa al reattore SFMT. Aprire entrambe le valvole di intercettazione e introdurre la miscela di reazione nel reattore, manualmente o utilizzando una pompa a siringa. Chiudere entrambe le valvole di intercettazione e posizionare il reattore al centro di una striscia LED blu.

Irradiare la miscela per cinque-48 ore, a piacere. Quindi, utilizzare una siringa da tre millilitri per spingere la miscela di reazione in un pallone pulito a fondo tondo. Sciacquare il residuo nel pallone con l'etere etilico in eccesso per ottenere il prodotto grezzo.

Concentrare il prodotto e determinare il tasso di conversione con l'analisi NMR protonica, aggiungendo una quantità appropriata di 1, 3, 5 trimetossibenzene come standard interno. Per prima cosa, avvolgi 300 centimetri di tubo in PFA ad alta purezza in un anello stretto e monta le estremità con valvole di intercettazione. Collegare il reattore a un regolatore di contropressione e a un raccordo a T in serie con la valvola a spillo e un serbatoio di acetilene.

Successivamente, in atmosfera inerte, sciogliere i reagenti e tre millilitri di acetonitrile, in una fiala da 10 millilitri. Sigillare la fiala con un tappo e un setto in silicone. Degassare la miscela di reazione con argon in un bagno di ghiaccio per 10 minuti.

Quindi, rimuovere il gas e gli aghi di sfiato e 56 microlitri di DIPEA nella miscela. Degassare la miscela in un bagno di ghiaccio per altri cinque minuti. Al termine, rimuovere gli aghi.

Quindi, aspirare la miscela di reazione in una siringa di acciaio inossidabile da otto millilitri dotata di un ago lungo. Collegare la siringa a una pompa a siringa e collegare la siringa al raccordo a T del gruppo SFMT. Spurgare il tubo con gas acetilene.

Quindi, inizia a pompare la miscela nel tubo a una velocità di 100 microlitri al minuto. Regolare la portata dell'acetilene per ottenere un rapporto gas/liquido di due a uno e il tubo tra il raccordo a T e la valvola di intercettazione dell'ingresso del reattore. Una volta che la miscela di reazione è stata completamente caricata nel reattore, chiudere la valvola di intercettazione di uscita del reattore.

Pressurizzare il reattore fino a quando la miscela non è immobilizzata nel tubo. Quindi, chiudere la valvola di intercettazione dell'ingresso del reattore e la valvola a spillo. Trasferire il reattore in un bagno d'acqua riscaldato posizionato sotto luci LED blu, mantenendo la valvola sopra l'acqua.

Lasciare agire il composto per tre ore. Quindi, trasferire la miscela di reazione in un pallone a fondo tondo e sciacquare il tubo con l'etere etilico in eccesso. Concentrare la miscela di reazione per ottenere il prodotto grezzo.

Determinare il rapporto del prodotto con l'analisi del fluoro 19 MNR. Gli accoppiamenti Sonogashira di quattro anisolo ayoto con gas acetilene, sono stati valutati in 11 diverse condizioni utilizzando più reattori SFMT e paralleli Le condizioni ottimali di SMFT hanno portato a una migliore conversione e selettività rispetto a quelle ottenute con il reattore batch convenzionale. Inoltre, lo screening SFMT è stato completato in meno di tre ore.

La trasformazione fotomediata di tetrametiletilene e benzilidinamelanitrile è stata eseguita in batch, in reattori SFMT. La reazione SFMT è stata completata in sole cinque ore, mentre la reazione batch ha richiesto 18 ore. Questa riduzione del tempo di reazione potrebbe essere il risultato di una maggiore diffusione omogenea della luce verso i reagenti nel microtubo.

L'utilizzo del gas acetilene come materia prima per la catalisi foto-redox, è stato testato in batch, in reattori SFMT. Nella reazione batch è stata effettuata una conversione inferiore al 5%, mentre nella reazione SFMT è stata osservata una conversione del 97%. Ciò è stato attribuito all'aumento della solubilità del gas acetilene e dell'acitonitrile alla temperatura più elevata raggiunta nel reattore a microtubi sigillato.

L'SFMT è uno dei migliori reattori che utilizzano microtubi come contenitore di reazione. Le pompe vengono utilizzate per introdurre i reagenti in questi reattori. Con questa tecnica, il tempo di reazione non è limitato dalla lunghezza del microtubo.

Qualsiasi reazione SFMT riuscita può essere facilmente convertita in velocità e produzione a flusso continuo. SFMT richiede solo una piccola quantità di reagente per una maggiore efficienza con ipotesi e luce che promuovono la trasformazione. Consente inoltre di utilizzare gas infiammabili più sicuri, soprattutto in condizioni di alta pressione.

I reattori SFMT offrono condizioni accessibili ai reattori batch ed evitano molte limitazioni dovute ai reattori a flusso continuo. Pertanto, si rivela un importante metodo complementare per i laboratori.