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방법 논문

신뢰할 수 있는 Mechanochemistry: 스트레이트 및 액체의 재현 결과 대 한 프로토콜 지원 볼 밀 분쇄 실험

11K 조회수

⸱

DOI:

10.3791/56824

⸱

2018년 1월 23일

 ,  , 

이 논문에서

요약

우리는 솔리드 스테이트 시스템 조건 밀링 용 매 농도의 기능으로 단계 구성의 실험 평형 곡선을 생산 하는 자세한 절차를 제시.

초록

볼 밀 연 삭의 평형 결과 극적으로 아주 적은 양의 추가 용의 존재와 같은 실험 조건에도 작은 변이의 기능으로 변경할 수 있습니다. 잡으려고 reproducibly 고 정확 하 게이 감도, 반응 조사, 분쇄 용기는 깨끗 하 고 사용 하기 전에 건조 보장에서 연 삭 볼 밀에 영향을 미칠 수 있는 모든 단일 요소를 신중 하 게 고려 하는 experimentalist 필요 정확 하 게 산출할 시작 물자의 추가, 유효성을 검사 하는 용 매 볼륨의 배송 정확 하 고, 용 매와 분말 사이의 상호 작용은 잘 수 있도록 이해 하 고, 필요한 경우, 특정 몸을 담글 시간이 추가 됩니다. 하는 절차. 예비 운동 연구 균형을 달성 하기 위해 필요한 밀링 시간을 결정 하는 데 필수적입니다. 그런 다음 얻어질 수 있다 절묘 한 단계 구성 커브 볼 밀 액체 보조 연 삭 (지연)에서 용 매 농도의 기능으로. 여기 제시 하는 사람에 게 유사한 엄격 하 고 신중한 절차를 사용 하 여 거의 모든 밀링 시스템에 대 한 이러한 밀링 평형 곡선을 얻을 수 있습니다. 우리가이 절차를 설명 하기 위해 사용 하는 시스템은 평형 양적 heterodimer에서 얻을 두 homodimers의 아데닌 혼합물에서 시작 이황화 교환 반응입니다. 후자는 두 개의 다른 다형, 양식 A 와 B 양식으로연 삭 볼 밀에 의해 형성 된다. 비율 R = [양식 B] / ([양식 A] + [양식 B]) 평형 밀링에서 자연과 밀링 항아리에 용 매의 농도에 따라 다릅니다.

서론

Mechanochemistry 수동 또는 공 밀 연 삭 장비를 사용 하 여 재료의 합성에 대 한 전통적인 솔루션 방법 매력적이 고 지속 가능한 대 안으로 최근 몇 년 동안 점점 더 인기가 되고있다. 1 그것은 매력적인 효과적이 고 양적 달성 고체 사이의 반응에 대 한 허용 하기 때문 에입니다. 그것은 "녹색" 지속 가능한 기술, 거의 없거나 전혀 없는 용 매를 필요로입니다. 밀링 또는 수동 연 삭은 깔끔한 수행할 수 있습니다, 즉, 추가 하는 없이, 또는 용 매 지원: 후자에 "액체 보조 연마"로 알려진 (지연),2,,34 아주 적은 양의 추가 액체를 가속화할 수 있습니다 또는 심지어 사용 그렇지 않으면 액세스할 수 mechanochemical 반응 고체 사이. Mechanochemical 메서드가 다른 화학 반응의 증가 수와5,6,,78,

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프로토콜

1. 유기 용 제의 정확한 분배의 유효성 검사

  1. 리버스 피 펫 모드에서 유기 용 매에의 정확한 pipetting의 유효성 검사
    참고: 역방향 pipetting 모드에서 공기 변위 펫 범위의 지연 용 제에 대 한 선정 됐다 (아세톤, tetrahydrofuran (THF), 에틸 아세테이트 (EtOAc), 클로 프롬 (CHCl3), 이기 (MeCN) dimethylformamide (DMF)) 그들이 배어 있기 때문에 시작 자료 (1-1 및 2-2)의 분말으로 매우 효율적으로. 이 다양 한 용 매와 역방향 pipetting 모드의 예비 교정 더 정확 하 고 정확한 전달 pipetting 모드에 비해 볼륨의 분배를 부여 했다. 역방향 pipetting 모드를 사용 하 여 허용 분말을 분사 솔벤트의 볼륨의 양적 전송이 항아리 안에 휴식 안쪽에 피 펫 팁 분배 과정의 끝에 병의 벽. 어떤 용 매는 스테인리스 준수 항아리의 벽 것 신속 하 고 양적 흡착 될 분말으로 분쇄 하는 동안. 이 전략의 고유한 부분 접촉을 피하기 위해 파우더와 젖은 피 펫 팁의 젖은 피 펫 팁, 실험을 무효로 만드는 주위 덩어리 강하게 것으로 했다.
    1. 5 그림의 균형을 사용 합니다.....

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결과

이 프로토콜은 항상 experimentalist pipetting 기술을 확인 하 고 품질 및 펫 이나 주사기 사용의 성능 검사에 의해 시작 됩니다. 이것은 최고의 pipetting 정확한 양의 실험 연 삭 볼 밀에 사용 될 특정 용 매에 훈련 세트를 수행 하 여 이루어집니다. 분사 볼륨의 정확도 무게 검사 하 여 유효성을 검사 하 고 원하는 정확도까지 반복 되는이 유효성 검사 정밀도 달성. 이 유효성 검사는 각 용 매 실험 연 삭 볼 밀에 대 한 사용에 대 한 할 수 있다. 그림 5 의 이기와 정확한 pipetting 이러한 유효성 검사의 예를 보여 줍니다.

화학 성분을 HPLC 데이터 수집 및 PXRD 검사 수집를 반응 (참조 그림 1 반응 체계 및 용 .......

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토론

Mechanochemistry 초점을 맞추고 실용적인 결과 또는 반응 메커니즘에 문학의 대부분,이 종이 볼 밀 연 삭의 열역학 끝점을 해결합니다. 이 관점에서 운동 연구는 최종 평형 고원의 정의에 필요한 단계입니다. 연구를 통해 우리의 운동 및 최종 평형, 우리 알고 여기 논의 볼 밀 분쇄 반응 열역학에 의해 구동 됩니다 특정된 가공 조건 하에서 가장 안정적인 변이 성분의 결과. 이것은 또한 우리의 지식 mechanochemical 실험 pipetting 방법 및 밀링 항아리 설치--같은 실험 준비 방법 제시 하 고 자세하게에서 설명는 처음으로.

그것은 지연 실험 예비 운동 연구에 대 한 설정 시간 볼 밀에 대 한 평형에 도달 실행 해야 실험 연 삭 착수 볼 밀의 성공적인 결과에 중요 한. 열역학 조건 하에서 반응을 연 삭 볼 밀이이 원고;에서 설명한 세 가지 시나리오를 제시할 수 있습니다. a) 주어진 용 매 반응, 있는 경우 결과 형태 A;의 양.......

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공개 사항

저자 공개할 게 없다

감사의 글

자녀와 JKMS는 재정 지원 EPSRC에 감사. 우리는 디자인에 대 한 C. A. 블랜드를 감사 하 고 기계 설치 및 P.도 넬리는 그 라인 더의 자동화의 소프트웨어 디자인에 대 한 반복 연 삭. 우리는 리처드 나이팅게일, 올 리 노리 스와 분쇄 용기 제조에 대 한 기계적 워크숍 "을 버튼을 눌러" 설치에 대 한 솔레노이드 홀더에서 사이먼 Dowe 키스 Parmenter에 화학의 부에 유리 워크숍에서 감사는 유리 샘플 PXRD 슬라이드의 제조입니다. 우리는 단지 연 삭 나사 폐쇄의 수리 및 유지 보수에 대 한 C. A. 영 감사 합니다. 우리는 화학의 부에 PXRD 장비의 사용에 대 한 교수 빌 존스와 그의 실험실 시설 사용에 대 한 교수 크리스 헌터 감사합니다. 우리는 부의 지구 과학 (길) 지원에 대 한 감사합니다.

....

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재료

이 논문에 사용된 재료 목록
이름회사카탈로그 번호댓글
비스 (2- 니트로 페닐) 이황화물, 1-1< / strong>Aldrich215228-25G[1155-00-6]
(98 %)
비스 (4- 클로로 페닐) 이황화 2-2< / strong>TCID0360[1142-19-4]
(98 + %)
1,8-Diazabicyclo [5.4.0] undec-7-ene (dbu)Acros Organics160610250[6674-22-2]
(>97.5 % GC)
2-nitrophenyl-4-chlorophenyl-disulfide 명명 1-2in house synthesis볼 밀 분쇄로 합성: 1-1 + 2-2 + 2%M dbu
Form Ain house synthesis볼 밀 깔끔한 분쇄로 준비된 <
strong>1-2의 Polymorph볼 밀 액체 보조 분쇄로 제조 된 <강>1-2< / 강한>의 다형체
포름산과학 실험실 용품56302-50ML[64-18-6]
질량 분광 등급
트리 플루오로 아세트산 (TFA)ThermoFisher85183[76-05-1]
시약 플러스 99 %
물 (H 2< / sub >O)RathburnW / 0106 / PB17[7732-18-5]
HPLC 구배 분석 등급HPLC 분석에도 사용
아세토 니트릴 (MeCN),Merck160610250[75-05-8]
HPLC 분석에도 사용되는 LCMS 등급 LiChrosolv 용 하이퍼 그레이
AcetoneFisher ScientificA / 0606 / 17[67-64-1]
HPLC 등급
메탄올 (MeOH)Fisher ScientificM / 4062 / 17[67-56-1]
LCMS 등급
에탄올 (EtOH)시그마 알드리치15727-5L[64-17-5]
실험실 시약, 절대,
이소프로판올 (IPA)Fisher ScientificP/7508/17[67-63-0]
HPLC 등급
테트라하이드로푸란(THF)Acros Organics268290010[109-99-9]
For HPLC; 99%8, 불안정한
에틸 아세테이트(EtOAc)Fisher ScientificE/0906/15[141-78-6]
클로로포름 (CHCl3,)Fisher ScientificC/4966/17[67-66-3]
HPLC 등급, 아밀렌
디클로로메탄(DCM)Fisher ScientificD/1857/17[75-09-2]
HPLC 등급, 불안정한
디메틸포름아미드(DMF)Alfa Aesar22915[68-12-2] 매우 독성이 강
HPLC 등급 99+% 순수
디메틸설폭사이드(DMSO)Alfa Aesar36480[67-68-5] 매우 독성이 강
ACS, 99.9% min
CyclohexaneFisher ScientificC/8936/15[110-82-7]
HPLC 등급, 99.8+%
TolueneFisher Scientific LtdT/2306/15[108-88-3]
HPLC 등급
벤젠Sigma Aldrich401765[71-43-2]
puriss pa 시약
5 -120 mL 자동 피펫SartoriusPicus eLine사양의 체계적인 오류:120mL에 대한
은 ±입니다; 60 mL의 경우 0.48 mL,
은 ±입니다. 12 mL의 경우 0.36 mL,
은 ±입니다. 0.24 mL
바이알 스크류 클리어 1.5ml + CAP 베이클라이트 솔리드 스크류 10mm 바이알용 PTFE 라이닝Jaytee BiosciencesJW41110 +
JW43927
디스펜싱된 용매의 정확성 및 정밀도를 검증하는 데 사용되는 캡이 있는 바이알
Crystal Structural DatabaseThe Cambridge Crystallogra-phic Data Centre (CCDC)Cambridge Structural Database (CSD)X선 및 중성자 회절 분석
의 900,000개 이상의 항목 포함분말 X선 회절계PanalyticalX-Pert PRO MPDX' Cu K&alpha를 갖는 셀러레이터 검출기; 방사선
분말 X선 회절계 데이터 수집기 소프트웨어PanalyticalX' Pert HighScore Plus v3.0솔프트웨어 패키지
BRUKERTOPAS-Academic의 버전 6포함한 PXRD 데이터 Rietveld 정제 소프트웨어를PXRD 스캔 HPLC 장비에서 상 조성 및 결정 크기를 준비하기 위해
AgilentHP1200 시리즈 모듈식 HPLC 시스템HPLC 고압 바이너리 펌프, 자동 샘플러, 6 µ를 가진 펠티에 유형 란 오븐; L 열교환기 및 다이오드 어레이 검출기(semi-micro flow cell(1.6uL, 6mm 경로 길이)가 있는 검출기).
HPLC 컬럼Agilent1.8mm Zorbax XDB C18,(4.6mm ID × 50mm 길이)
볼 밀 그라인더RetschMM400수정: 외부 안전 스크린용 안전 커버 교체
14mL 스냅 클로저 스테인리스 스틸 용기316 스테인리스 스틸
자체 제작316 스테인레스 스틸 -
로 제조에는 PTFE 와셔가 포함되어 있습니다
스테인레스 스틸 볼 베어링 :Dejay Distribution Ltd7.0mm (1.37g)스테인레스 스틸 볼 A.I.S.I. 420 카본 (0.25 / 0.35 %) & 크롬 (12/14 %)
과에서 개발"Push a Button"소프트웨어를Visual Basic으로 작성했습니다. 전자 제어 스위치(릴레이)를 활성화합니다.
"Push a Button" 솔레노이드자석 SchultzType 609RP
12 Volt DC
609RP (RP는 약자)
R - 스프링 리턴
P - 푸시 로드
용 "Push a Button"
솔레노이드 홀더
화학MM400
"Push a Button" 릴레이KM TronicUSB one 릴레이USB 릴레이 컨트롤러 - 단일 채널 - 하이퍼터미널 ASCII 명령. VCP(가상 COM 포트)를 사용하여 PC의 USB 포트에 연결합니다.
재사용 가능한 접착 퍼티BostikBlu-Tack벤치에 고정된 항아리를 고정하는 데 사용됩니다.
드 으로 안정화, Scherrer 방정식, , 을 획득하는 데 사용됨, 14mL 나사 클로저 스테인리스 스틸 용기로 화학 한 과

참고문헌

  1. James, S. L., et al. Mechanochemistry: opportunities for new and cleaner synthesis. Chem Soc Rev. 41 (1), 413-447 (2012).
  2. Braga, D., et al. Solvent effect in a "solvent free" reaction. CrystEngComm. 9 (10), 879-881 (2007).
  3. Karki, S., Friscic, T., Jones, W.

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