流れ化学を運ぶ環境と優れたミキシング、活用することにより経済的な利点は熱伝達とコストの有利。ここ、化学プロセスをバッチからフロー モードに転送するための青写真を提供します。P- ニトロ安息香酸で行われたバッチの流れと存在 (DDM) の反応は、概念実証に選ばれました。
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流れ化学を運ぶ環境と優れたミキシング、活用することにより経済的な利点は熱伝達とコストの有利。ここ、化学プロセスをバッチからフロー モードに転送するための青写真を提供します。P- ニトロ安息香酸で行われたバッチの流れと存在 (DDM) の反応は、概念実証に選ばれました。
連続的なフロー技術をされているその環境と経済のインストゥルメンタル利点活用の優れた混合として識別される、転送の熱し、伝統的な「スケール アップ」ではなく「スケール アウト」戦略によるコスト削減。ここで、バッチとフローの両方のモードでp- ニトロ安息香酸の存在の反応を報告する.反応を効果的に転送するには、バッチからフロー モードにするには、は、最初の行動でバッチ反応に不可欠です。結果として、存在の反応は最初、温度、反応時間、運動情報を取得し、パラメーターを処理する濃度の関数としてのバッチで検討した.ガラス フロー炉セットアップは記述され、「混合」と「リニア」微細構造反応モジュールの 2 つのタイプを組み合わせた。最後に、 p- ニトロ安息香酸の存在の反応流反応器、95% で開催されました 11 分で存在の変換。概念の反応は、この証明は、フロー技術の競争力、持続可能性、および彼らの研究の多様性を考慮する科学者の洞察力を提供するために目指しています。
緑の化学と工学は、文化を変えるために業界1,2,3,4の将来の方向性のを作成しています。連続的なフロー技術を優れたミキシング、熱転送を活用して、環境、経済的な利点のために器械として識別されており5伝統的な「スケール アップ」ではなく「スケール アウト」戦略によるコスト削減,6,7,8,9,10。
医薬品業界のような高付加価値製品を生産する産業は、バッチ処理を支持している長い、フロー技術の利点経済競争と商業生産の利点が強まり、魅力的ななっています。11. たとえば、スケール アップのバッチを処理するときのパイロット スケール単位のビルドし、正確な熱と物質移動メカニズムを確認するために運営しています。これはほとんど持続可能なは、大幅に製品の市場性のある特許の生活から減算します。対照的に、連続的なフローの処理でスケール アウトのメリットは、パイロット プラント相を排除し、工学に関連付けられている重要な規模の金融インセンティブに生産。経済的影響を超えて連続技術ができます原子とエネルギー効率的なプロセス。例えば、強化されたミキシング歩留り向上、触媒の回復戦略、および後続のリサイクル方式につながる相性システムは、物質の移動を向上させます。さらに、反応温度を正確に管理する機能は、反応速度論、製品配布12の精密制御につながります。強化されたプロセス制御製品 (製品の選択) と再現性の質、インパクトの強い環境および財務面の両方から。
多種多様なサイズとデザインを商業的フロー炉があります。さらに、プロセスのニーズを満たすために原子炉のカスタマイズ容易に達成することができます。ここで、ガラス連続フロー炉 (図 1) で行われる実験を報告する.ガラスの微細構造 (161 mm × 131 × 8 mm) のアセンブリ化学薬品および溶媒の広い範囲と互換性があり、広い範囲の温度で耐腐食性 (-25-200 ° C) と圧力 (最大 18 バー)。微細構造とその配置はマルチ噴射、高性能混合、柔軟な滞留時間、および正確な熱伝達のために設計されました。微細構造の全室に 2 つの流体層 (-25-3 バーまでの 200 ° C) 反応層の両側に熱交換。熱伝達率、熱伝達の面積に比例してその量に反比例します。したがって、これらの微細構造は、改良された熱伝達の最適な表面のボリューム比率を促進します。微細構造 (すなわちモジュール) の 2 種類があります:「混合」モジュールおよびリニア モジュール (図 2)。ハートの「混合」モジュールは、乱流を誘導し、混合を最大限に設計されています。対照的に、線形のモジュールは、追加の滞留時間を提供します。
コンセプトの証明として、カルボン酸13,14,15,16,17存在のよく説明反応を選択しました。反応機構は、図 3に示すです。存在するカルボン酸からプロトンの初期転送が遅いと率決定のステップです。2 番目のステップは、急速な反応生成物および窒素が得られます。(非プロトン性とプロトン性) 有機溶媒中での有機カルボン酸の相対的な酸性度を比較する最初の反応を調べた。反応が、存在の最初順序とカルボン酸の順です。
実験的に、カルボン酸 (10 モル同等) の大過剰の存在下で反応を行った。その結果、擬似最初順序の存在であった.2 番目の順序率の定数は、カルボン酸の初期濃度で実験的に得られた擬似最初順序率の定数を割ることによって取得できます。当初は、安息香酸と存在の反応 (pKa = 4.2) を調べた。バッチで反応が比較的遅く、約 90% に到達する登場 96 分で変換。我々 はより酸性のカルボン酸、 p- ニトロ安息香酸反作用パートナーとして選んだ反応率は直接カルボン酸の酸性度に比例して、(pKa = 3.4) 反応時間を短縮します。P- ニトロ安息香酸無水エタノールの存在との反応したバッチおよびフロー (図 4)。結果は、次のセクションで詳細に提供されます。
3 つの製品を形作ることができるエタノールの反応を行った場合: (i) アミノー-4-ニトロ酸ジフェニル メタン ジアゾニウム中間; p- ニトロ安息香酸の反応に起因します。(溶剤; ジフェニル メタン ジアゾニウムとエタノールとの反応から得られる ii) アミノー エチル エーテルそして (iii) 窒素。それは文学に記載されても、製品の流通、勉強してむしろ連続13,14,15バッチ反応の技術移転に注目しました。実験的、存在の消失をモニターしていた。反応は、紫外可視分光法による視覚的に観察することができます鮮やかな色の変更を続行します。これは無色の反応からその他のすべての製品に対し、存在が強く紫色の化合物であるという事実に起因します。したがって、反応を視覚的に質的に監視および紫外分光法による定量的続いてできる (すなわち消失 525 ジフェニル ジアゾメタン吸収の nm)。ここで、時間の関数としてのバッチでエタノールの存在とp- ニトロ安息香酸の反応を報告する最初。第二に、反応を正常に転送およびガラス フロー炉に実施します。反応の進行は、(バッチとフロー モード) 紫外分光法を用いた存在の消失を監視することによって確認されました。
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健康の警告や試薬の仕様
ベンゾフェノン ヒドラゾン: は、消化管の炎症を引き起こす可能性があります。この物質の毒性学の特性は完全に解明されていません。気道の炎症を引き起こす可能性があります。この物質の毒性学の特性は完全に解明されていません。皮膚の炎症を引き起こす可能性がありますや目の刺激 18
酸化マンガン (MnO 2) をアクティブ化: (2 の評価健康 MSDS) 皮膚への接触や眼との接触、摂取、吸入 19 場合有害
。リン酸二カリウム (KH 2 PO 4): (2 の評価健康 MSDS) 皮膚への接触や眼との接触、摂取、吸入 20 の場合有害
。ジクロロ メタン: (1 の 2、耐火等級の評価健康 MSDS) 非常に摂取、吸入の (刺激)、目に入った場合に危険です。皮膚の接触 (刺激、permeator) の場合危険。目の炎症は赤み、水まき、および 21 のかゆみが特徴です
。1 合成の存在 (DDM):
2。DDM の浄化:
3。連続的な流れの DDM ソリューションを準備:
4。P の 0.1 M ストック溶液の調製-ニトロ安息香酸:
5。連続フロー炉の準備:
6。.01 M DDM イスコ 2 ポンプの設定:
DDM の 100 mL のメスフラスコのフィード ・7。.1 M p - ニトロ安息香酸イスコ 1 ポンプの設定:
8。P の 10:1 モル当量の流れで反応を実施-ニトロ安息香酸と DDM:
9。連続フロー炉の清掃:
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バッチ反応
存在は、文学28,29に従って調製しました。石油エーテル: エチル酢酸 (100:2) から化合物が結晶化した、紫色の結晶性固体は、H1 NMR、融点と MS 分析しました。解析は、構造と一致したし、文献値を報告します。
無水エタノールで安息香酸 (10 mM) の存在 (1.0 mM) の反応は 21 ° c 乾燥エタノールで行った。紫外可視分光法を用いた反応の進行が監視された (λmax = 525 nm)。96 分後、存在の約 90% が消費されました。擬一次反応速度定数を求めた 0.0288 分に-1 2 番目の結果速度定数を 0.58 mol-1.min-1l.。第 2 順序率の定数は文献...
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流れ化学は、化学 (29%)、工学 (25%) の分野で毎年話題に約 1,500 の出版物のなかで、最近多くの注目を集めています。多くの成功したプロセス フローで実施されています。多くの場合、流れ化学薬学的有効成分30,31, 天然物32の準備など多くのアプリケーションをバッチ処理する優れた性能を展示する示したと専門、高価値化学物質の高性能ポリマー33,34,35,36が好きです。我々 は活用し、準備と diazoketone37, 反応の連続的なフロー プロセスを報告 Meerwein が地方のベルレー化ケトン、アルデヒドをアルコール3...
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このプロトコルでは著者のどれもが競合する金銭的な利益や利益相反をあります。
ガラス フローリアクターのギフトのコーニングに感謝したいと思います。
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| 名前 | 会社 | カタログ番号 | コメント |
|---|---|---|---|
| 温度計 | HB-USA /環境安全 | 他の機器の科学会社のプロバイダは | |
| ベンゾフェノンヒドラゾン | シグマアルドリッチ | ストアを2-8 °で作業します。C、純度96% | |
| の活性化MnO2 | Fluka | ≥ 90%の純度、吸入または飲み込むと有害です。安全上の注意については、MSDSを参照してください | |
| Dibasic KH2PO4 | Sigma-Aldrich | 深刻な眼の損傷、呼吸器刺激物。より多くの安全上の注意については、MSDSを参照してください | |
| ジクロロメタン (DCM) | Alfa Aesar | ≥ 純度99.7%、アルゴンパック | |
| Rotovap | Bü | アクセサリー パーツには、Welch セルフクリーニング ドライ バキューム モデル 2027、Neuberger KNP ドライ アイス トラップ | |
| バンプトラップ | ケムグラス | 他の機器 科学会社 プロバイダーが働く | |
| 中性シリカゲル(50-200 mM) | Acros 有機/吸着剤技術 | 吸入された場合の呼吸器刺激物は、より多くの安全上の注意のためにMSDSを参照してください | |
| 不活性アルゴンガス | エアガス | 常に適切なレギュレータが所定の位置にあることを確認してください | |
| グマアルドリッチ | 他の機器の科学会社のプロバイダはアルミ | ||
| ホイル | で動作しますレイノルズラップ | 他の会社ならどこでも動作します。DDM | |
| Para-NO2 | Sigma-Aldrich | の皮膚接触刺激物、眼刺激性、呼吸器刺激物に対する光分解損傷を防ぐために使用されます。その他の安全上の注意については、MSDSを参照してください | |
| ピュアエチルアルコール(200プルーフ) | Sigma-Aldrich | ≥ 純度99.5%、無水。引火性の高い | |
| トルエン | Sigma-Aldrich | ≥ 純度99.8%、無水。皮膚透過剤、可燃性 | |
| オルトキシレン | シグマアルドリッチ | 99%純度、無水。臓器やCNSに有毒です。MSDSで定められた仕様に従う | |
| ジフェニルジアゾメタン | 社内 | 呼吸器刺激物、安全上の注意事項についてはMSDSを参照 | |
| コーニングリアクター | コーニング専有 | 2009年に製造 型番 MR 09-083-1A | |
| ストップウォッチ | トレーサブルキャリブレーション 制御会社 | ラボグレードのモニタリングを提供する他の会社降着作業 | |
| 分析天びん | デンバーインスツルメンツ | モデルM-2201、またはサブミリグラム機能を持つ分析天びん | |
| ドラムバイアル | VWR | 2 dram、4 dram、6 dramバイアル | |
| マイクロピペット | Eppendorf | 2-20 μL と 100-1000 μLマイクロピペットは、ガラス | |
| ピペットVWR | は、他の機器の科学会社のプロバイダは | ||
| 、GC-MS | 島津GC | ソフトウェア関連:GCリアルタイム分析 | |
| GCバイアルVWR | 任意の他の提供会社の作業 | ||
| カー | レックス | 500mLビーカー | |
| シリンジポンプ | Sigma Aldrich | Teledyne Isco Model 500D | |
| リリーフバルブ | Swagelok | スプリング式リリーフバルブ | |
| 一方向弁Nupro | 10 psi グレード | ||
| 双方向ストレートバルブ | HiP | 15,000 psi グレード |
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