Name: Real-time monitoring van de reacties uitgevoerd met behulp van continue flow Verwerking: De Bereiding van 3-acetylcumarine als een voorbeeld (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2015-11-18T13:00:00.000+00:00
Duration: 9 min 56 s
Description: Leer real-time monitoring van chemische reacties met continue flow-verwerking. Deze methode optimaliseert reactieomstandigheden en waarborgt consistente productkwaliteit tijdens de synthese van 3-acetylcoumarine.

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

Financiële ondersteuning verstrekt door National Science Foundation (CAREER award CHE-0847262. We danken Vapourtec Ltd en Enwave Optronics voor apparatuurondersteuning, en Daniel Daleb van de University of Connecticut voor zijn hulp bij de constructie van het flow cell-apparaat.

1. Zoek geschikte signalen voor Reaction Monitoring <ol><li> Verkrijgen Raman-spectra voor alle uitgangsmaterialen en het product. </li><li> Overlay spectra en identificeren van een intense band die uniek is voor het product. </li><li> Gebruik deze Raman band om de voortgang van de reactie te controleren. Een band bij 1608 cm -1 werd gekozen in dit geval. </li></ol> 2. Stel de Flow Cell <ol><li> Het verkrijgen van een geschikte stroom cel. Hier gebruiken een met de volgende afmetingen: breedte 6,5 mm, hoogte 20 mm, en een padlengte van 5 mm (figuur 2A). </li><li> Plaats de stroom cel in een container die een omgeving die vrij is van omgevingslicht biedt. </li><li> Sluit slang aan de inlaat en uitlaat van de stroomcel (hier 1 mm ID PFA buis). </li></ol> 3. Interface het Raman Spectrometer met de Flow Cell <ol><li> Verkrijgen van een geschikte Raman spectrometer met een flexibele optisch samenstel dat kan worden geplaatst cverliest nabijheid van de stroomcel. </li><li> Plaats het optische samenstel door een geschikte afmeting opening in de kast met de stroomcel samenstel (figuur 2B). </li><li> Schuif de optische assemblage tot tegen de stroom cel en trek hem vervolgens weer verlaten van een hiaat van ~ 2 mm. </li><li> Vul het stroomcel met 100% aceton. </li><li> Schakel de Raman spectrometer en het verwerven van spectra in de modus continu-scan. </li><li> Concentreer de laser door voorzichtig bewegen van de lichtpijp een fractie tegelijk. Blijf in beweging het licht pijp tot het signaal op zijn grootste intensiteit en de toppen zijn scherp en goed gedefinieerd. </li></ol><img alt="Figuur 2" src="/files/ftp_upload/52393/52393fig2.jpg" /> Figuur 2. (A) Flow cel en (B) Raman-interface gebruikt. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/52393/52393fig2large.jpg" target="_blank">Klik hier om te bekijken een grotere ve</a>rsion van dit cijfer. 4. Bereid reagens en oplosmiddel Solutions <ol><li> Salicylaldehyde voeg (6,106 g, 50 mmol, 1 eq) en ethyl acetoacetaat (6,507 g, 50 mmol, 1 equiv) in een 50 ml maatkolf. </li><li> Voeg ethylacetaat tot een totaal volume van 50 ml en daarna grondig de inhoud te mengen. </li><li> Breng 10 ml van de stockoplossing aan een 20 ml glazen flacon met een magnetische roerstaaf. Label dit flesje &quot;reagens.&quot; </li><li> In een 100 ml flesje plaats 90 ml ethylacetaat. Label deze fles &quot;oplosmiddel&quot;. In een 100 ml flesje plaats 90 ml aceton. Label deze fles &quot;oplosmiddel onderscheppen&quot;. </li></ol> 5. Bereid de Flow Apparatus <ol><li> Ervoor zorgen dat de stroming apparaat ten minste twee pompen en label ze &quot;P1&quot; en &quot;P2&quot;. Identificeren oplosmiddel en reagens inlaat lijnen voor elke pomp. Plaats de uitgang lijnen van het &quot;verzamelen&quot; en &quot;afval&quot; lijnen in twee individuele 100 ml flesjes met het label &quot;product&quot; en &quot;afval&quot;, respectievelijk. </li><li> Als reactor, gebruikt een 10 ml PFA spoel kan worden verwarmd. </li><li> Sluit de buis verlaten van P1 naar de inlaat van de PFA reactor spoel. </li><li> Installeer een drie-poort polyetheretherketon (PEEK) tee-mixer na de reactor spoel. </li><li> Sluit de buis verlaten van P2 naar de tee-mixer, 180 ° uit de reactor spoel exit slang. Sluit een stuk slang aan op de derde poort van de T-mixer. Aan het andere uiteinde van deze buis plaats een tegendrukregelaar. </li><li> Verbind een uit de uitvoer van de tegendrukregelaar op de ingang van de stroomcel. Sluit een lijn van de uitgang van de stroom cel naar de &quot;afval / verzamelen&quot; schakelaar. </li><li> Vul het oplosmiddel bieden voor zowel P1 en P2 en de reagens lijn voor P1 met oplosmiddel. Verplaats de reagens lijn voor P1 uit het oplosmiddel fles naar de reagens fles. </li><li> Met behulp van P1, passeren ethylacetaat door de reactorspoel bij 2 ml / min totdat deze gevuld is. Passeren van aceton door P2 met een stroomsnelheid van 2 ml / min gedurende 2 min. </li><li> Stel het oplosmiddel stroomsnelheden voor zowel P1 en P2 aan 1 ml / min. Stel de tegendrukregelaar op een druk van 7 bar. Stel de reactor spoeltemperatuur op de gewenste temperatuur. </li><li> Controleer nogmaals de apparatuur is geconfigureerd zoals getoond in het schema in figuur 3. </li><li> Zodra het systeem een ​​constante temperatuur en druk bereikt, controleren op lekken en voer de reactie. </li></ol><img alt="Figuur 3" src="/files/ftp_upload/52393/52393fig3.jpg" /> Figuur 3. Schematische voorstelling van de apparatuur configuratie wordt gebruikt voor de reactie controle-experimenten. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/52393/52393fig3large.jpg" target="_blank">Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.</a> 6. Controleer de Reactie <ol><li> Takea achtergrond toont het ethylacetaat / aceton oplosmiddelsysteem als het door de stroomcel. Deze wordt automatisch afgetrokken van alle daaropvolgende scans. </li><li> Stel de spectrometer scans nemen elke 15 sec (in dit geval het Raman spectrometer werd ingesteld op 10 seconden integratietijd, boxcar = 3 en gemiddelde = 1). </li><li> Injecteer piperidine (0,05 ml, 0,05 mmol, 0,1 equiv) in een keer in het glazen flesje gemerkt &quot;reagens&quot;. </li><li> Na grondig mengen, switch P1 van &quot;oplosmiddel&quot; naar &quot;reagens.&quot; Zet de uitgang stroom op &quot;te verzamelen.&quot; </li><li> Wanneer alle materiaal volledig is geladen, switch P1 uit &quot;reagens&quot; terug naar &quot;oplosmiddel.&quot; Doorgaan stroomt oplosmiddel door de reactor spoel nog eens 30 min. Zodra deze tijd is verstreken, zet de verwarming. </li><li> Turn pompen P1 en P2 uitgeschakeld zodra de temperatuur reactor spoel is afgekoeld tot beneden 50 ° C. </li></ol> 7. Analyseer de Data <ol&gt; <li> De Raman spectrometer gegevens te exporteren naar een spreadsheet en plot Raman intensiteit op 1608 cm -1 vs. tijd. </li><li> Om te optimaliseren, voeren de reactie over een aantal van de debieten en reactortemperaturen op een iteratieve wijze. </li><li> Overlay percelen van Raman intensiteit bij 1608 cm -1 vs. tijd. Opmerking: Hogere Raman intensiteit correleert met een hogere conversie product. </li></ol> 8. Voer de reactie met behulp van geoptimaliseerde omstandigheden <ol><li> Hebben gescreend verschillende omstandigheden (variërend debiet / reactortemperaturen), voert de reactie met behulp van de optimale voorwaarden om de hoogste product conversie veroorloven. </li></ol> 9. Isoleer het product <ol><li> Neem de inhoud van het product kolf en giet het in een bekerglas met 100 ml ijs en 20 ml 2 M HCl. </li><li> Spoel het product kolf met een minimale hoeveelheid ethylacetaat (2 ml) en overdracht naar de beker. </li><li> Roer het ijskoude mengseltotdat al het ijs volledig gesmolten. </li><li> Stel een filtersysteem met een Hirsch-trechter, side-arm kolf rubber kraag en een lengte van rubber vacuüm slang. </li><li> Filtreer het verkregen neerslag onder vacuüm, spoelen met koude diethylether (10 ml) en laat ze drogen onder een warmtelamp (2-3 uur) of droog O / N onder vacuum. </li><li> Bevestig de identiteit van het product met 1H nucleaire magnetische resonantie (NMR) spectroscopie gebruikt CDCI3 als oplosmiddel. Voor een 500 MHz NMR-spectrometer, het 1 H-NMR-gegevens van 3-acetylcumarine is als volgt: δ = 2,73 (s, 3 H) 7,31 - 7,40 (m, 2 H) 7,65 (ddd, J = 7,53, 4,37, 2,60 Hz , 2 H) 8,51 (s, 1 H) ppm, 13 C NMR-gegevens: δ = 30,84 (CH3) 117,00 (CH) 118,56 (C) 124,86 (CH) 125,27 (CH) 130,51 (CH) 134,68 (C) 147,74 (CH) 155,64 (C) 159,52 (C) 195,77 (C) ppm. </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>

De auteurs hebben niets te onthullen.

Het gemak waarmee het Raman spectrometer kan worden gekoppeld met de stroom unit maakt deze inline techniek waardevol voor reactie monitoring. Een aantal variabelen reactie kan worden gesondeerd op een versnelde wijze, zodat de gebruiker om tot optimale reactieomstandigheden sneller dan wanneer offline methoden. Toepassing van de hierin beschreven technieken ook maakt controle van de vorming van nevenproducten, uitgaande van een geschikte band te vinden. Voorwaarden kunnen worden gescreend en geselecteerd, die zowel de ...

Door het gebruik van continue stroom verwerken, zijn chemici vinden dat ze een reeks van chemische reacties kunnen uitvoeren veilig, effectief en met gemak 1,2. Als gevolg hiervan, wordt flow chemie apparatuur een integraal instrument voor het uitvoeren van reacties, zowel in industriële omgevingen en onderzoek laboratoria in academische instellingen. Een grote verscheidenheid van synthetische chemische transformaties werden uitgevoerd in reactoren 3,4 uitgevoerd. In select gevallen zijn de reacties die niet werken in batch aangetoond soepel verlopen onder continue stroom omstandigheden 5. Voor zowel reactie optimalisatie en kwaliteitscontrole, integratie van in-line reactie monitoring met stroom verwerking biedt aanzienlijke voordelen. In-line monitoring zorgt voor een continue analyse met real-time respons op werkelijke steekproef omstandigheden. Dit is sneller en, in sommige gevallen, betrouwbaarder dan vergelijkbare off-line technieken. Een aantal van de in-line analytische technieken zijn gekoppeld aan flage reactoren 7. Voorbeelden hiervan zijn 8,9 infrarood, UV-zichtbare 10,11, NMR 12,13, 14,15 Raman spectroscopie en massaspectrometrie 16,17. Onze onderzoeksgroep heeft een Raman spectrometer gekoppeld met een wetenschappelijke magnetron eenheid 18. Met deze, hebben een reeks reacties werden bewaakt zowel kwalitatief als kwantitatief 20 19 oogpunt. Voortbouwend op dit succes, hebben we onlangs gekoppeld onze Raman spectrometer met één van onze continue-flow units en gebruikt het voor in-line reactie bewaking van een aantal belangrijke medicinaal relevante organische transformaties. 21 In elk geval is het mogelijk om het toezicht was reacties en ook in een bijvoorbeeld met behulp van een kalibratiecurve, kunnen we product conversie van Raman spectrale data te bepalen. In Hier beschrijven we hoe u het apparaat en het gebruiken om reacties te controleren. We gebruiken de piperidine-gekatalyseerde synthese van 3-acetylcoumarin (1) uit salicylaldehyde met ethylacetoacetaat (figuur 1) als modelreactie in. <img alt="Figuur 1" src="/files/ftp_upload/52393/52393fig1.jpg" /> Figuur 1. Base-gekatalyseerde condensatiereactie tussen salicylaldehyde en ethylacetoacetaat tot 3-acetylcumarine leveren (1). <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/52393/52393fig1large.jpg" target="_blank">Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.</a>

<table><tbody><tr><td>Salicylaldehyde</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>S356</td><td>Reagent Grade, 98%</td></tr><tr><td>Ethyl acetoacetate</td><td>Acros Organics</td><td>117970010</td><td>99%</td></tr><tr><td>Piperidine</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>104094</td><td>Reagent Plus, 99%</td></tr><tr><td>Hydrochloric acid</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>320331</td><td>ACS Reagent, 37%</td></tr><tr><td>Ethyl acetate</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>34858</td><td>CHROMASOLV, voor HPLC, >99.7%</td></tr><tr><td>Acetone</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>650501</td><td>CHROMASOLV, voor HPLC, >99.9%</td></tr><tr><td>Flow cell</td><td>Starna Cells</td><td></td><td>583.65.65-Q-5/Z20</td></tr><tr><td>Flow unit</td><td>Vapourtec</td><td></td><td>E-serie systeem</td></tr><tr><td>Raman spectrometer</td><td>Enwave Optronics Inc</td><td></td><td>Model EZRaman-L</td></tr></tbody></table>

real-time monitoring van de reacties uitgevoerd met behulp van continue flow verwerking: de bereiding van 3-acetylcumarine als een voorbeeld

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

Via inline controle, is het mogelijk om reacties uitgevoerd met behulp doorstroom verwerking in een eenvoudige en snelle wijze te optimaliseren. Het is ook mogelijk om consistente productkwaliteit in de tijd te waarborgen met deze techniek. We hier laten zien hoe je een commercieel beschikbare stroom unit communiceren met een Raman spectrometer. De Raman stroomcel wordt geplaatst nadat de tegendrukregelaar, wat betekent dat zij bij atmosferische druk kan worden bediend. Bovendien, het feit dat de productstroom gaat door een stuk buis alvorens de stroomcel betekent dat het materiaal bij kamertemperatuur. Belangrijk is dat de spectra worden verkregen onder isotherme omstandigheden sinds Raman intensiteit temperatuurafhankelijk is. Nadat de inrichting gemonteerd, dan laten we zien hoe een chemische reactie te volgen, de piperidine-gekatalyseerde synthese van 3-acetylcumarine van salicylaldehyde en ethylacetoacetaat gebruikt als voorbeeld. De reactie kan over een bereik worden uitgevoerd van debieten eend temperaturen, de monitoring tool in situ worden gebruikt om de voorwaarden snel en eenvoudig optimaliseren.

De doorstroom bereiding van 3-acetylcumarine werd gekozen als een representatieve reactie in-line monitoring. In batch, verloopt de reactie zowel bij gebruik van ethylacetaat als oplosmiddel. Echter, het product (1) niet volledig oplosbaar bij kamertemperatuur. Om potentiële verstopping van de tegendrukregelaar voorkomen, evenals het risico dat vaste deeltjes in de stroomcel die Signaalacquisitiestelsel zou verstoren verzachten, gebruikten we een techniek die we eerder voor deze en andere reacties ...

Real-time monitoring zorgt voor een snelle optimalisatie van de reacties uitgevoerd met behulp van een continue flow verwerking. Hier is de bereiding van 3-acetylcumarine wordt als voorbeeld gebruikt. De inrichting voor het uitvoeren van in situ-Raman bewaking wordt beschreven, evenals de stappen die nodig zijn om de reactie te optimaliseren.

Real-time monitoring van de reacties uitgevoerd met behulp van continue flow Verwerking: De Bereiding van 3-acetylcumarine als een voorbeeld

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 ...

Het algemene doel van deze procedure is om chemische reacties in realtime te monitoren met behulp van continuestroomverwerking. Deze methode kan helpen bij het optimaliseren van de condities voor chemische reacties die via continuestroomverwerking worden uitgevoerd. Daarnaast stelt het de gebruiker in staat om te garanderen dat de productkwaliteit gedurende het gehele proces consistent blijft.Het belangrijkste voordeel van deze techniek is dat reacties in real-time kunnen worden gemonitord en dat het mogelijk is om de effecten van wijzigingen in parameters direct waar te nemen. De procedure die u hier zult zien is voortgekomen uit een methode die we oorspronkelijk hebben ontwikkeld voor het monitoren van chemische reacties in een wetenschappelijke magnetronunit. We hebben de door papine gekatalyseerde synthese van drie acetylcoumarine uit cyl-aldehyde en ethylacetoacetaat als modelreactie gebruikt.Om te beginnen worden de Raman-spectra van alle startmaterialen en de product-overlay-spectra verkregen, waarbij een intense band wordt geïdentificeerd die uniek is voor het product. Gebruik deze Raman-band om de voortgang van de reactie te monitoren. In dit geval werd een band bij 1.608 golfgetallen geselecteerd voor het instellen van de flowcel.Gebruik een geschikte flowcel met een breedte van 6,5 millimeter, een hoogte van 20 millimeter en een weglengte van vijf millimeter. Plaats de flowcel in een houder die een omgeving zonder omgevingslicht biedt. Sluit vervolgens de slang aan op de inlaat en uitlaat van de flowcel.Gebruik een geschikte Raman-spectrometer met een flexibele obstructie-unit die in directe nabijheid van de flowcel kan worden geplaatst. Plaats vervolgens de optische unit door een opening van passende grootte in de behuizing waarin de flowcel-unit zich bevindt. Schuif de optische unit tot deze de flowcel raakt en trek deze vervolgens iets terug, zodat er een tussenruimte van ongeveer twee millimeter overblijft.Nadat de flowcel is gevuld met 100% acetone, schakelt u de Raman-spectrometer in en neemt u de spectra op. Focus in de continue scanmodus de laser door de lichtgeleider voorzichtig in kleine stapjes te bewegen. Blijf de lichtgeleider bewegen totdat het signaal de hoogste intensiteit bereikt en de pieken scherp en duidelijk gedefinieerd zijn.Voeg salicylaldehyde en ethylacetoacetaat toe aan een maatkolf van 50 milliliter. Voeg vervolgens ethylacetaat toe tot een totaalvolume van 50 milliliter en meng de inhoud grondig. Overbreng een aliquot van 10 milliliter van de stamoplossing naar een glazen flesje van 20 milliliter dat een magnetische roerkolf bevat en label dit flesje als reagens in een fles van 250 milliliter.Doe 150 milliliters ethylacetaat in een fles en label deze fles als oplosmiddel. Doe tot slot 150 milliliters aceton in een fles van 250 milliliter met het label oplosmiddel-intercept. Zorg ervoor dat de stroomunit ten minste twee pompen heeft en label deze duidelijk.Hier gebruiken we B en C om elke pomp duidelijk te labelen en te identificeren. Plaats de uitlaalleidingen van de opvang- en afvallijnen in twee afzonderlijke flessen van 100 milliliter, respectievelijk gelabeld als product en afval. Gebruik als reactor een PFA-spiraal met een capaciteit van 10 milliliter die verwarmd kan worden.Verbind de slang die uit B komt met de inlaat van de PFA-reactorspoel. Installeer een drieweg-mixer van polyetheretherketon of PEK. Verbind na de reactorspoel de slang die uit C komt met de T-mixer, haaks op de reactorspoel, en verbind een stuk slang met de derde poort van de T-mixer.Plaats aan het andere uiteinde van deze slang een tegendrukregelaar. Verbind de leiding van de uitgang van de tegendrukregelaar met de ingang van de flowcel. Verbind vervolgens een leiding van de uitgang van de flowcel met de schakelaar voor afvalverzameling.Spoel de oplosmiddellijnen voor zowel B als C, evenals de reagenslijn voor B, voor met oplosmiddel. Verplaats vervolgens de reagenslijn voor B van de oplosmiddelfles naar de reagensfles. Hoewel de reactie vlot verloopt met fytaat als oplosmiddel, is het product bij kamertemperatuur niet volledig oplosbaar.Om mogelijke verstopping van de tegendrukregelaar te voorkomen en vaste deeltjes in de flowcel te vermijden, vangen we de productstroom na de reactorspoel op met aceton om het product volledig op te lossen. Laat ethylacetaat door B.Pass door de reactorspoel stromen met een snelheid van twee milliliters per minuut totdat deze gevuld is. Laat vervolgens aceton door C stromen met een debiet van twee milliliters per minuut. Stel gedurende twee minuten de solventstroomsnelheden voor zowel B als C in op één milliliter per minuut en stel de tegendrukregelaar in op een druk van zeven bar.Stel daarna de temperatuur van de reactorspiraal in op de gewenste temperatuur, nadat is gecontroleerd of de apparatuur correct is geconfigureerd. Zodra het systeem een constante temperatuur en druk heeft bereikt, dient men te controleren op lekken en vervolgens de reactie te starten. Maak een achtergrondscan van het ethylacetaat-aceton-oplosmiddelsysteem terwijl dit door de flowcel stroomt.Dit zal automatisch worden afgetrokken van alle volgende scans. Nadat de spectrometer is geconfigureerd om elke 15 seconden scans uit te voeren, injecteert u de volledige hoeveelheid pipe perine in het glazen vial met het label 'reagent' na grondig mengen, en schakelt u B van oplosmiddel naar reagent. Stel de uitlaatstroom in op verzamelen zodra al het materiaal volledig is geladen, en schakelt u B van reagent terug naar oplosmiddel.Laat het oplosmiddel nog 30 minuten door de reactorspoel stromen. Zodra deze tijd is verstreken, schakelt u de verwarming uit. Schakel pompen B en C uit.Wanneer de temperatuur van de reactorspoel is afgekoeld tot onder 50 °C, moeten de gegevens worden geanalyseerd; exporteer de Raman-spectrometergegevens naar een spreadsheet en zet de Raman-intensiteit bij 1.608 golfgetallen uit tegen de tijd om de condities te optimaliseren. Voer de reactie iteratief uit bij verschillende debieten en reactortemperaturen, en leg de plots van de Raman-intensiteit bij 1.608 golfgetallen versus de tijd over elkaar heen. Nadat diverse condities zijn gescreend, wordt de reactie uitgevoerd met de geoptimaliseerde condities om de hoogste productconversie te bereiken.Een hogere Raman-intensiteit correleert met een hogere productconversie. De continue flow-bereiding van 3-acetylcoumarine werd gekozen als representatieve reactie voor inline monitoring; als startpunt werd de reactie uitgevoerd bij 25 °C en een reagensstroomsnelheid van 1 mL/min, waarbij de Raman-intensiteit bij 1.608 cm⁻¹ werd geregistreerd met als doel de hoogst mogelijke conversie te verkrijgen. De reactie werd vervolgens uitgevoerd bij hogere temperaturen met een stroomsnelheid van 1 mL/min, waarbij de reactietemperatuur eerst werd verhoogd naar 65 °C en daarna naar 130 °C.Dit resulteerde in een toename van de productconversie, zoals blijkt uit de gestage toename van de Raman-intensiteit bij 1608 golfgetallen bij een reactorspoeltemperatuur van 130 °C. Het verlagen van de stroomsnelheid van 1,0 naar 0,5 mL/min leidde niet tot een significante toename van de Raman-intensiteit bij 1608 golfgetallen.Nadat de geoptimaliseerde condities waren vastgesteld, werd de reactie nogmaals uitgevoerd. Het product werd geïsoleerd met een opbrengst van 72%. Bij het uitvoeren van deze procedure is het belangrijk om een geschikt signaal in het Raman-spectrum te identificeren dat in de loop van de tijd kan worden gemonitord.Kritieke stappen in het protocol omvatten de correcte assemblage van de reactorleidingen en de koppeling van de Raman-cel. Hoewel er sprake kan zijn van een steile leercurve, kan deze procedure, eenmaal beheerst, worden ingezet om een scala aan chemische reacties te monitoren.

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

Research

JoVE Journal

Chemistry

Scheikunde

De Ugi reactie is gebleken dat een handige manier om snel diverse bibliotheken van verbindingen. Het gaat om de reactie van een amine, een aldehyde, een carbonzuur en een isonitril doorgaans in methanol bij kamertemperatuur. In deze video maken we gebruik van een 48-slot Mettler-Toledo MiniBlock uitgerust met filtratie buizen en een Mettler-Toledo MiniMapper geautomatiseerde vloeibare handler werd gebruikt om de reagentia en oplosmiddelen te leveren. De parameters die van belang waren de...

Optimalisatie van de Ugi reactie met behulp van parallelle synthese en geautomatiseerde Liquid Handling

Een eenvoudige methode is voorzien die het mogelijk maakt voor de snelle extractie en analyse van veelvoudige plantaardige hormonen uit kleine weefselmonsters. De procedure maakt gebruik van dampfase extractie als de plechtige zuiveringsstap. Monsters worden geanalyseerd door GC / MS met chemische ionisatie, die voornamelijk produceert (M +1) + ionen.

Monitoring plantenhormonen tijdens stress Reacties

Millifluidic apparaten worden gebruikt voor gecontroleerde synthese van nanomaterialen tijdsopgeloste analyse van reactiemechanismen als continu katalyse.

Millifluidics voor chemische synthese en Tijdopgeloste mechanistische studies

Hier beschrijven we de bereiding en toepassing van een op activiteit gebaseerde probe (ARN14686, undec-10-ynyl- N - [(3S) -2-oxoazetidin-3-yl] carbamaat) waarmee voor de detectie en kwantificering van de actieve vorm van het enzym N proinflammatoire -acylethanolamine acid amidase (NAAA), zowel in vitro en ex vivo.

voorbereiding en<em&gt; In Vivo</em&gt; Gebruik van een Activity-based Probe voor<em&gt; N</em&gt; -acylethanolamine Acid amidase

Hier gepresenteerd is een protocol voor de exploitatie van een micro-schaal-temperatuur geprogrammeerd reactor voor het evalueren van de katalytische prestaties van molybdeen carbide tijdens azijnzuur deoxygenatie.

-Temperatuur geprogrammeerde deoxygenation azijnzuur op Molybdeen Carbide Catalysts

Stroom chemie draagt milieu en economische voordelen door leveraging superieure mengen, warmteoverdracht en kosten voordelen. Hierin bieden we een blauwdruk voor het overbrengen van chemische processen van batch naar stroom modus. De reactie van diphenyldiazomethane (DDM) met p- nitrobenzoic zuur, uitgevoerd in batch en stroom, werd gekozen voor bewijs van concept.

Continue stroom chemie: Reactie van Diphenyldiazomethane met p- Nitrobenzoic Acid

Een protocol voor organische reactie screening met behulp van stop-flow micro-buizen (SFMT) reactoren met gasvormige reactanten en/of zichtbaar-licht gemedieerde reacties wordt gepresenteerd.

Gebruik van de Stop-flow Micro-buis reactoren voor de ontwikkeling van biologische transformaties

Gedetailleerde hierin zijn de werking en vergadering protocollen van een modulaire microfluidic screening platform voor de systematische karakterisering van colloïdale semiconductor nanocrystal syntheses. Door middel van volledig aanpasbare systeem regeling kan hoogefficiënte spectra verzamelen over 4 ordes van grootte reactietijd schalen binnen een ruimte die massa overdracht-gecontroleerde steekproeven worden uitgevoerd.

Een modulaire Microfluidic technologie voor systematische Studies van colloïdale Semiconductor nanokristallen

De afleiding van een Flavonol is cruciaal voor de toepassing ervan in de gezondheidszorg en de voedingsindustrie. Hier bieden we een gedetailleerd protocol voor de biosynthese van een Flavonol van een flavanone en bespreken de cruciale stappen en de voordelen ervan ten opzichte van andere benaderingen.

Biosynthese van een Flavonol van een Flavanone door het opzetten van een One-pot Bienzymatische Cascade

Een gedetailleerd schaalbaar continustroomprotocol wordt gepresenteerd om een arylfluoride te synthetiseren uit een arylamine via de Balz-Schiemann-reactie.

Een schaalbaar Balz-Schiemann-reactieprotocol in een continue-stroomreactor

Leer real-time monitoring van chemische reacties met continue flow-verwerking. Deze methode optimaliseert reactieomstandigheden en waarborgt consistente productkwaliteit tijdens de synthese van 3-acetylcoumarine.

Real-time monitoring van de reacties uitgevoerd met behulp van continue flow Verwerking: De Bereiding van 3-acetylcumarine als een voorbeeld (Video) | JoVE Journal

Real-time monitoring van de reacties uitgevoerd met behulp van continue flow Verwerking: De Bereiding van 3-acetylcumarine als een voorbeeld

Meer video's verkennen