Name: Wykorzystanie mikrorurowych reaktorów z przepływem zatrzymanym do rozwoju przemian organicznych (Wideo) | JoVE Journal
Uploaded: 2018-01-04T14:00:00.000+00:00
Duration: 13 min 9 s
Description: Poznaj metodę przesiewania reakcji organicznych za pomocą mikrorurowych reaktorów z przepływem zatrzymanym. To zielone i bezpieczne rozwiązanie łączy zalety reaktorów przepływowych i wsadowych, zwiększając efektywność badań chemicznych.

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

Jesteśmy wdzięczni za wsparcie finansowe udzielone przez National University of Singapore (R-143-000-645-112, R-143-000-665-114) i GSK-EDB (R-143-000-687-592).

Przed pracą z potencjalnie toksycznymi i rakotwórczymi substностями chemicznymi należy zapoznać się ze wszystkimi odpowiednimi kartami charakterystyki materiałów (MSDS). Przed rozpoczęciem jakichkolwiek reakcji należy przeprowadzić odpowiednią ocenę ryzyka, uwzględniając zastosowanie środków kontroli technicznej, takich jak dygestoria i butle gazowe, a także stosowanie odpowiednich środków ochrony indywidualnej. Przed użyciem gazów łatwopalnych należy przejść odpowiednie szkolenie, aby uniknąć wypadków spowodowanych niewłaściwym obchodzeniem się z butlami gazowymi.
1. Reakcja z udziałem gazu2
<ol>
	<li>Przygotowanie butli z acetylenem 
	Ustaw regulator gazu butli z acetylenem na 20 psi (137895 Pa), powyżej pożądanego ciśnienia zwrotnego w systemie wynoszącego 5 psi (34474 Pa). 
	Uwaga: Należy odwołać się do Rysunek 1 więcej szczegółów na temat konfiguracji regulatora gazu. 
	Uwaga: Regulator ciśnienia wstecznego (BPR) jest zainstalowany na końcu rurki, patrz Rysunek 2 oraz 3 po więcej szczegółów na temat konfiguracji SFMT.</li>
	<li>Przygotowanie roztworu 4-jodoanizolu
	<ol>
		<li>Do kolby okrągłodennej o pojemności 10 ml wprowadzić magnetyczny mieszadło o długości 10 mm.</li>
		<li>Odważ 58,5 mg 4-jodoanizolu za pomocą wagi analitycznej i przenieś go do kolby okrągłodennej. 
		Uwaga: Halogenki arylu są substancjami drażniącymi i mogą być szkodliwe. Przed przystąpieniem do pracy należy zapoznać się z odpowiednimi kartami charakterystyki substancji (MSDS).</li>
		<li>Dodaj 8,5 mg Pd(PPh3)2Cl2, 1,0 mg jodku miedzi(I), 21,0 mg 1,3,5-trimetoksybenzenu (standard wewnętrzny) oraz 80 µL N,N-diizopropyloetyloaminę (DIPEA) do tej samej kolby okrągłodennej. Do kolby okrągłodennej dodać około 2,5 ml dimetylosulfotlenku (DMSO). 
		Uwaga: Pd(PPh3)2Cl2, jodek miedzi(I), DIPEA mają właściwości drażniące i mogą być szkodliwe. Przed przystąpieniem do pracy należy zapoznać się z odpowiednimi kartami charakterystyki substancji niebezpiecznych (MSDS). 
		Uwaga: 1, 3, 5-trimetoksybenzen jest łatwopalny i lotny. Należy go przechowywać z dala od źródeł zapłonu. 
		Uwaga: DMSO jest substancją toksyczną. Przed przystąpieniem do pracy należy zapoznać się z odpowiednimi kartami charakterystyki substancji (MSDS).</li>
		<li>Kolbę okrągło-denną należy zamknąć gumowym septem, a mieszaninę mieszać na płycie grzejnej w temperaturze pokojowej i pod ciśnieniem atmosferycznym do całkowitego rozpuszczenia fazy stałej. 
		Uwaga: Można przeprowadzić dalszą sonikację, aby zapewnić uzyskanie homogenicznego roztworu.</li>
		<li>Odgazuj mieszaninę reakcyjną za pomocą balonu wypełnionego argonem przez około 15 min, utrzymując stałe mieszanie na płycie grzejnej. Po 15 min usuń obie igły, aby zapewnić środowisko obojętne w kolbie okrągłodennej. 
		Uwaga: Należy odwołać się do Rycina 4 w celu uzyskania szczegółowych informacji na temat procedury odgazowania.</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Mieszanie warstwy ciecz-gaz w reaktorze SFMT
	<ol>
		<li>Pobrać całą mieszaninę reakcyjną z kolby okrągłodennej za pomocą 8 ml stali nierdzewnej strzykawki połączonej z długą igłą poprzez łącznik igłowy przez gumowy septym. Wyjąć igłę i przymocować strzykawkę ze stali nierdzewnej do pompy strzykawkowej. Podłączyć strzykawkę do przewodu z wysokiej czystości perfluoroalkoksylanów (HPFA) (średnica zewnętrzna 1/16", średnica wewnętrzna 0,03", 300 cm, objętość = 1,37 ml) za pomocą łącznika T. 
		Uwaga: Użyj łącznik igły aby połączyć stalową igłę oraz igłę długą, należy odnieść się do Rysunek 5 aby uzyskać więcej szczegółów na temat użycia konektora igłowego. 
		Uwaga: Przed podłączeniem do pompy strzykawkowej należy usunąć wszystkie pęcherzyki powietrza ze strzykawki ze stali nierdzewnej. 
		Uwaga: Przed podłączeniem mieszaniny reakcyjnej do układu należy upewnić się, że wszystkie przewody są szczelnie dokręcone, aby ograniczyć dostęp powietrza; patrz Rycina 2 oraz 3 na złączach przewodów.</li>
		<li>Ustaw szybkość przepływu pompy strzykawkowej na 300 µL/min aby mieszanina reakcyjna mogła zostać wpompowana do rurki HPFA. Dostosuj szybkość przepływu acetylenu za pomocą zawór iglicowy do uzyskania stosunku cieczy do gazu około 1:1 wzdłuż czopów. Równowagowy stosunek utrzymywano do momentu wypełnienia rurki HPFA reagentami w postaci segmentów gazu i cieczy. 
		Uwaga: Acetylen jest wysoce łatwopalny. Przechowywać z dala od źródeł zapłonu. 
		Uwaga: BPR umieszcza się w fiolce z acetonem przed przedmuchaniem rurek gazem acetylenowym. 
		Uwaga: Najpierw przedmuchaj przewody gazem acetylenowym, aż w fiolce z acetonem dla BPR pojawią się pęcherzyki, aby upewnić się, że w reaktorze SFMT wytworzyło się odpowiednie ciśnienie przed wpompowaniem mieszaniny reakcyjnej do reaktora SFMT. Patrz na Rysunek 6 dla lepszego zobrazowania stosunku cieczy do gazu.</li>
		<li>Zamknąć zawór na końcu, gdy cała ciecz zostanie wstrzyknięta do rurki HPFA lub gdy ciecz zacznie wyciekać z BPR. Pompować acetylen, aż ciecz przestanie przemieszczać się w rurce, aby utrzymać ciśnienie wewnątrz rurki. Zamknąć zawór w punkcie początkowym, a następnie zamknąć zawór iglicowy po zakończeniu czynności. Przenieść cały układ do kąpieli olejowej i inkubować przez 2 godziny. 
		Uwaga: Zawory należy umieścić powyżej kąpieli olejowej, aby zapobiec zanieczyszczeniu olejem silikonowym. 
		Uwaga: Podgrzej łaźnię olejową do pożądanej temperatury przed przeniesieniem do niej reaktora SFMT.</li>
		<li>Po upływie 1 godziny należy przepompować mieszaninę reakcyjną do fiolki o pojemności 10 ml za pomocą stalowej strzykawki o objętości 8 ml. Następnie należy napełnić stalową strzykawkę o objętości 8 ml eterem dietylowym (około 4,0 ml), aby wypłukać pozostałości z przewodów. 
		Uwaga: Eter dietylowy jest wysoce łatwopalny. Należy go trzymać z dala od wszelkich źródeł zapłonu. 
		Uwaga: Przed przejściem do kolejnych etapów można zastosować heksan do wypłukania oleju silikonowego, aby uniknąć zanieczyszczenia w następnych krokach.</li>
		<li>Nasycony NH4Cl4Do połączonej fazy organicznej dodano wodny roztwór Cl (4,0 ml), a następnie przeprowadzono ekstrakcję ciecz-ciecz za pomocą 1,5 ml eteru dietylowego przy użyciu rozdzielacza. 
		Uwaga: NH4Cl może być szkodliwy. Przed przystąpieniem do pracy należy zapoznać się z odpowiednimi kartami charakterystyki (MSDS).</li>
		<li>Przeprowadzić analizę chromatografii gazowej sprzężonej z spektrometrią mas (GC-MS) warstwy organicznej w celu określenia wydajności. 
		Uwaga: W kroku 1.2.3 dodano 1, 3, 5-trimetoksybenzen jako standard wewnętrzny. 
		Uwaga: Wykres krzywej kalibracyjnej z użyciem standardu wewnętrznego sporządzono dla różnych mas produktu w celu wyznaczenia krzywej regresji liniowej. Wydajność produktu interpolowano z krzywej regresji liniowej. Szczegółowe informacje dotyczące krzywej kalibracyjnej znajdują się w materiale Ref. 2.</li>
	</ol>
	</li>
</ol>
2. Reakcja fotochemiczna5
<ol>
	<li>Do fiolki z silikonową przegrodą o pojemności 10 mL dodać 30,8 mg benzylidenomalonitrylu, 4,1 mg nadchloranu 9-mesytylo-10-metyloakrydynium, 67,3 mg tetrametyloetylenu oraz 2,0 mL dichloroetanu. 
	Uwaga: Benzylidenomalonitryl, nadchloran 9-mesytylo-10-metyloakrydynium, tetrametyloetylen oraz dichloroetan są wysoce łatwopalne. Przechowywać z dala od wszelkich źródeł zapłonu.</li>
	<li>Odgazowywać przez około 15 minut za pomocą balonu wypełnionego argonem. Po 15 min usunąć obie igły, aby zapewnić środowisko obojętne wewnątrz fiolki. 
	Uwaga: Szczegóły procedury odgazowywania znajdują się na Rysunku 4.</li>
	<li>Przepłukać rurkę HPFA (średnica zewnętrzna 1/16", średnica wewnętrzna 0.03", 340 cm, objętość = 1,5 mL) gazem argonem przez około 5 min poprzez bezpośrednie połączenie reaktora SFMT z butlą z argonem za pomocą złączki Union body PEEK. Po upływie 5 min zamknąć oba zawory, aby uwięzić argon w rurce HPFA. 
	Uwaga: Więcej informacji na temat stosowania złączki Union body PEEK znajduje się na Rysunku 5.</li>
	<li>Za pomocą jednorazowej strzykawki 3 mL z długą igłą pobrać mieszaninę reakcyjną z fiolki z silikonową przegrodą 10 mL. Usunąć igłę i połączyć jednorazową strzykawkę z rurką HPFA za pomocą łącznika strzykawkowego. Otworzyć oba zawory, aby ręcznie wpompować mieszaninę reakcyjną. Ponownie zamknąć oba zawory po wypełnieniu rurki HPFA mieszaniną reakcyjną. 
	Uwaga: Więcej informacji na temat stosowania łącznika strzykawkowego znajduje się na Rysunku 5. 
	Uwaga: Przed wpompowaniem do rurki HPFA należy dokładnie wymieszać mieszaninę reakcyjną za pomocą strzykawki, aby zapewnić jednorodność roztworu. 
	Uwaga: Może wystąpić nadmiar rozpuszczalnika przekraczający objętość rurki. Umieścić koniec rurki nad pojemnikiem na odpady, aby zebrać nadmiar mieszaniny reakcyjnej.</li>
	<li>Umieścić reaktor SFMT na środku niebieskiej taśmy LED (λmax = 425 nm, 2 m, 20 W), aby zapewnić równomierną ekspozycję rurki HPFA. Rurka HPFA była poddawana naświetlaniu przez około 5-48 godzin. 
	Uwaga: Długość niebieskiej taśmy LED wynosi 2 metry, aby dostarczyć energię wystarczającą do zajścia reakcji.</li>
	<li>Wypompować mieszaninę reakcyjną za pomocą jednorazowej strzykawki 3 mL do czystej kolby okrągłodennej, korzystając z łącznika strzykawkowego. Wypłukać wszelkie pozostałości nadmiarem eteru dietylowego za pomocą jednorazowej strzykawki 3 mL do tej samej kolby okrągłodennej. 
	Uwaga: Więcej informacji na temat stosowania łącznika strzykawkowego znajduje się na Rysunku 5.</li>
	<li>Odmierzyć 0,06 mmol 1,3,5-trimetoksybenzenu (standard wewnętrzny) i dodać do połączonej mieszaniny organicznej. Usunąć nadmiar rozpuszczalnika pod zmniejszonym ciśnieniem za pomocą rotavapa.</li>
	<li>Odmierzyć 0,6 mL chloroformu deuterowanego za pomocą jednorazowej strzykawki 1 mL z długą igłą i dodać do zagęszczonego surowego produktu. Przenieść deuterowaną mieszaninę do czystej probówki NMR w celu przeprowadzenia surowej analizy 1H NMR. 
	Uwaga: Całka (x) dla standardu wewnętrznego przy 6,10 ppm jest wykorzystywana do obliczenia stopnia konwersji poprzez porównanie z całką (y) powstałego produktu przy 3,38 ppm. 
	<img alt="Równanie wydajności: Całka y przez x razy 100%." src="/files/ftp_upload/56897/56897eq1v2.jpg" data-altupdatedat="1788250015000" data-alt="Równanie 1"></li>
</ol>
3. Fotoprzekształcenie z udziałem gazu2
<ol>
	<li>Przygotowanie butli z acetylenem 
	Ustaw regulator gazu butli z acetylenem na około 20 psi (137895 Pa), co stanowi wartość powyżej pożądanego ciśnienia wstecznego w układzie wynoszącego 5 psi (34474 Pa). 
	Uwaga: Szczegóły dotyczące konfiguracji regulatora gazu znajdują się na Rysunku 1. 
	Uwaga: Regulator ciśnienia wstecznego (BPR) jest zamontowany na końcu rurki; szczegóły konfiguracji SFMT znajdują się na Rysunkach 2 i 3.</li>
	<li>Przygotowanie roztworu bromopentafluorobenzenu
	<ol>
		<li>W atmosferze obojętnej do fiolki 10 mL z silikonową septą dodać 74,1 mg bromopentafluorobenzenu, 2,8 mg Ir(ppy)2(dtbbpy)PF6 oraz 46,8 mg 2,2,6,6-tetrametylopiperydyny-1-yl)oksylo-radykału (TEMPO). Do tej samej szklanej fiolki 10 mL dodać 3,0 mL acetonitrylu, aby rozpuścić wszystkie odczynniki. 
		Ostrzeżenie: Bromopentafluorobenzen i acetonitryl są wysoce łatwopalne i lotne. Należy je trzymać z dala od wszelkich źródeł zapłonu. 
		Ostrzeżenie: Ir(ppy)2(dtbbpy)PF6 oraz TEMPO mogą być szkodliwe. Przed przystąpieniem do prac należy zapoznać się z odpowiednimi kartami charakterystyki (MSDS).</li>
		<li>Mieszaninę reakcyjną ostrożnie odgazować przez 10 minut w łaźni lodowej za pomocą balonu wypełnionego argonem. Wyjąć obie igły z septy, aby zapewnić atmosferę obojętną w fiolce. 
		Uwaga: Szczegóły procedury odgazowywania znajdują się na Rysunku 4.</li>
		<li>Do mieszaniny dodać 56,0 µL DIPEA za pomocą strzykawki 1 mL i odgazowywać przez kolejne 5 minut w łaźni lodowej, analogicznie do kroku 3.2.2.</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Mieszanie warstwy ciecz-gaz w reaktorze SFMT
	<ol>
		<li>Za pomocą strzykawki ze stali nierdzewnej o pojemności 8 mL, wyposażonej w długą igłę przymocowaną przez łącznik igłowy, pobrać mieszaninę reakcyjną z fiolki z silikonową septą. Wyjąć igłę i podłączyć strzykawkę do pompy strzykawkowej. Wylot połączyć z łącznikiem T. 
		Uwaga: Do połączenia strzykawki ze stali nierdzewnej i długiej igły należy użyć łącznika igłowego; szczegóły dotyczące jego stosowania znajdują się na Rysunku 5. 
		Uwaga: Przed podłączeniem do pompy strzykawkowej należy usunąć cały gaz ze strzykawki ze stali nierdzewnej. 
		Uwaga: Przed wprowadzeniem mieszaniny reakcyjnej do układu należy upewnić się, że wszystkie rurki są dokręcone, aby ograniczyć ucieczkę gazu; połączenia rurek przedstawiono na Rysunkach 2 i 3.</li>
		<li>Ustawić przepływ aparatury na 100 µL/min i wpompować mieszaninę reakcyjną do rurki HPFA (O.D. 1/16", I.D. 0.03", 300 cm, objętość = 1,37 mL). Regulować przepływ acetylenu za pomocą zaworu iglicowego, aż do uzyskania stosunku gaz/ciecz 2:1 w segmencie (plug). Stosunek segmentów określono drogą szacunkową w przezroczystej rurce. 
		Uwaga: Przed przedmuchaniem rurki gazem acetylenem BPR należy umieścić w fiolce z acetonem. 
		Uwaga: Najpierw przedmuchać rurkę gazem acetylenem, aż w fiolce z acetonem pojawi się pęcherzyk powietrza przy BPR, aby zapewnić wzrost ciśnienia w reaktorze SFMT przed wpompowaniem mieszaniny reakcyjnej. 
		Uwaga: Szczegółna ilustracja stosunku ciecz:gaz znajduje się na Rysunku 6, przy czym należy pamiętać, że objętość gazu powinna być dwukrotnie większa od objętości cieczy w segmencie na podstawie oceny wizualnej.</li>
		<li>Zamknąć zawór na końcu, gdy cała ciecz zostanie wstrzyknięta do reaktora SFMT (całkowita objętość 0,65 ml, 0,065 mmol) lub gdy ciecz zacznie wyciekać z BPR. Wpompowywać acetylen, dopóki ciecz nie przestanie przemieszczać się w rurce. Zamknąć zawór w punkcie początkowym, a następnie zamknąć zawór iglicowy. Przenieść cały układ do łaźni wodnej podgrzanej do 60°C i pozostawić do reakcji na 3 h pod niebieskim światłem LED (λmax = 425 nm, 3 m, 30 W). 
		Uwaga: Zawory pozostawiono powyżej łaźni wodnej, aby zapobiec zanieczyszczeniu. 
		Uwaga: Długość paska niebieskich diod LED ustawiono na 3 metry, aby dostarczyć wystarczającą energię do zajścia reakcji.</li>
		<li>Wypompować mieszaninę reakcyjną z rurki HPFA za pomocą strzykawki ze stali nierdzewnej 8 mL do kolby okrągłodennej. Przepłukać pozostałości z rurki reaktora nadmiarem eteru dietylowego do tej samej kolby. Skoncentrować mieszaninę pod zmniejszonym ciśnieniem za pomocą rotavapu. 
		Uwaga: Należy ostrożnie obniżać ciśnienie, ponieważ substraty i produkty są wysoce lotne.</li>
		<li>Do kolby okrągłodennej dodać 0,6 mL zdeuteryzowanego chloroformu za pomocą jednorazowej strzykawki 1 mL, aby rozpuścić skoncentrowaną surową mieszaninę. Przenieść zdeuteryzowaną mieszaninę do probówki NMR do analizy 19F NMR. 
		Uwaga: Przeanalizowano widma 19F NMR substratu (bromopentafluorobenzenu) oraz dwóch produktów (2, 3, 4, 5, 6-pentafluorostyrenu i pentafluorobenzenu), aby zidentyfikować charakterystyczny sygnał dla każdego związku. Surowe widmo 19F NMR służy do porównania całek tych trzech charakterystycznych sygnałów w celu wyznaczenia stosunku powstałych produktów. Szczegóły obliczeń konwersji i stosunku produktów znajdują się w Ref. 2.</li>
	</ol>
	</li>
</ol>

<ol><li>Mallia, C. J., Baxendale, I. R. <a target="_blank" href="http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acs.oprd.5b00222">The Use of Gases in Flow Synthesis.</a> Organic Process Research & Development. 20 (2), 327-360 (2016).</li>
<li>Xue, F., Deng, H., Xue, C., Mohamed, D. K. B., Tang, K. Y., Wu, J. <a target="_blank" href="http://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2017/sc/c7sc00408g#!divAbstract">Reaction discovery using acetylene gas as the chemical feedstock accelerated by the &#34;stop-flow&#34; micro-tubing reactor system.</a> Chemical Science. 8 (5), 3623-3627 (2017).</li>
<li>McTeague, T. A., Jamison, T. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Photoredox+Activation+of+SF6+for+Fluorination%5BTitle%5D)+AND+%22Angewandte+Chemie+International+Edition%22%5BJournal%5D)">Photoredox Activation of SF6 for Fluorination.</a> Angewandte Chemie International Edition. 55 (48), 15072-15075 (2016).</li>
<li>Mohamed, D. K. B., Yu, X., Li, J., Wu, J. <a target="_blank" href="http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0040403916309297">Reaction screening in continuous flow reactors.</a> Tetrahedron Letters. 57 (36), 3965-3977 (2016).</li>
<li>Zhou, R., Liu, H., Tao, H., Yu, X., Wu, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Metal-free+direct+alkylation+of+unfunctionalized+allylic%2Fbenzylic+sp3+C-H+bonds+via+photoredox+induced+radical+cation+deprotonation%5BTitle%5D)+AND+%22Chemical+Science%22%5BJournal%5D)">Metal-free direct alkylation of unfunctionalized allylic/benzylic sp3 C-H bonds via photoredox induced radical cation deprotonation.</a> Chemical Science. 8 (6), 4654-4659 (2017).</li>
<li>Prier, C. K., Rankic, D. A., MacMillan, D. W. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Visible+Light+Photoredox+Catalysis+with+Transition+Metal+Complexes%3A+Applications+in+Organic+Synthesis%5BTitle%5D)+AND+%22Chemical+Reviews%22%5BJournal%5D)">Visible Light Photoredox Catalysis with Transition Metal Complexes: Applications in Organic Synthesis.</a> Chemical Reviews. 113 (7), 5322-5363 (2013).</li>
<li>Cambié, D., Bottecchia, C., Straathof, N. J. W., Hessel, V., Noël, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Applications+of+Continuous-Flow+Photochemistry+in+Organic+Synthesis%2C+Material+Science%2C+and+Water+Treatment%5BTitle%5D)+AND+%22Chemical+Reviews%22%5BJournal%5D)">Applications of Continuous-Flow Photochemistry in Organic Synthesis, Material Science, and Water Treatment.</a> Chemical Reviews. 116 (17), 10276-10341 (2016).</li>
<li>Straathof, N. J. W., Su, Y., Hessel, V., Noel, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Accelerated+gas-liquid+visible+light+photoredox+catalysis+with+continuous-flow+photochemical+microreactors%5BTitle%5D)+AND+%22Nat.+Protocols%22%5BJournal%5D)">Accelerated gas-liquid visible light photoredox catalysis with continuous-flow photochemical microreactors.</a> Nat. Protocols. 11 (1), 10-21 (2016).</li>
<li>Robards, K., Haddad, P. R., Jackson, P. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((High-performance+Liquid+Chromatography%E2%80%94Instrumentation+and+Techniques%5BTitle%5D)+AND+%22Principles+and+Practice+of+Modern+Chromatographic+Methods%22%5BJournal%5D)">High-performance Liquid Chromatography—Instrumentation and Techniques.</a> Principles and Practice of Modern Chromatographic Methods. 5, 227-303 (1994).</li>
<li>Linder, V., Sia, S. K., Whitesides, G. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Reagent-Loaded+Cartridges+for+Valveless+and+Automated+Fluid+Delivery+in+Microfluidic+Devices%5BTitle%5D)+AND+%22Analytical+Chemistry%22%5BJournal%5D)">Reagent-Loaded Cartridges for Valveless and Automated Fluid Delivery in Microfluidic Devices.</a> Analytical Chemistry. 77 (1), 64-71 (2005).</li>
<li>Terao, K., Nishiyama, Y., Tanimoto, H., Morimoto, T., Oelgemöller, M., Morimoto, T. <a target="_blank" href="http://akademiai.com/doi/abs/10.1556/JFC-D-12-00005">Diastereoselective [2+2] Photocycloaddition of a Chiral Cyclohexenone with Ethylene in a Continuous Flow Microcapillary Reactor.</a> Journal of Flow Chemistry. 2 (3), 73-76 (2012).</li>
<li>Qian, D., Lawal, A. <a target="_blank" href="http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0009250906005604">Numerical study on gas and liquid slugs for Taylor flow in a T-junction microchannel.</a> Chemical Engineering Science. 61 (23), 7609-7625 (2006).</li>
<li>Hamilton, D. S., Nicewicz, D. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Direct+Catalytic+Anti-Markovnikov+Hydroetherification+of+Alkenols%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+the+American+Chemical+Society%22%5BJournal%5D)">Direct Catalytic Anti-Markovnikov Hydroetherification of Alkenols.</a> Journal of the American Chemical Society. 134 (45), 18577-18580 (2012).</li>
<li>Singh, A., Teegardin, K., Kelly, M., Prasad, K. S., Krishnan, S., Weaver, J. D. <a target="_blank" href="http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0022328X14005208">Facile synthesis and complete characterization of homoleptic and heteroleptic cyclometalated Iridium(III) complexes for photocatalysis.</a> Journal of Organometallic Chemistry. 776, 51-59 (2015).</li>
</ol>

Autorzy nie mają nic do ujawnienia.

Nowo opracowany reaktor SFMT jest modyfikacją systemu ciągłego przepływu poprzez dodanie zaworów odcinających do mikrorurek2. W tym systemie natężenie przepływu żądanej objętości odczynników można dowolnie zatrzymać, symulując reaktor wsadowy, ale w mikrorurkach 2,10,11. Zawory te pomagają w zatrzymywaniu pożądanej ilości odczynników w rurkach HPFA lub ze stali nierdzewnej...

Chemia przepływu jest dobrze przygotowana do ruchu ekologicznych i zrównoważonych procesów1,2. W przeciwieństwie do reaktorów okresowych, reaktory o przepływie ciągłym mają znaczące zalety, takie jak lepsze zarządzanie termiczne, lepsza kontrola mieszania i regulacja ciśnienia wewnętrznego. Te zalety znacznie ograniczają powstawanie produktów ubocznych w systemie ciągłego przepływu. Co więcej, ciągły przepływ wzmacnia dwufazowe reakcje gazowo-cieczowe w mikrorurkach ze względu na doskonałą powierzchnię międzyfazową odczynników w różnych stanach. Reaktory o przepływie ciągłym stanowią również dobrą platformę do fotosyntezy ze względu na ulepszone i równomierne oświetlenie światłem w mikrorurkach3.
Pomimo sukcesu w technologii ciągłego przepływu, nadal istnieją ograniczenia w badaniu przesiewowym reakcji dla parametrów obejmujących katalizatory, rozpuszczalniki i odczynniki2. Zmiany ciśnienia w układzie przepływowym drastycznie wpłyną na równowagę przepływu. Co więcej, klasyczny system ciągłego przepływu jest zazwyczaj ograniczony do jednego przesiewania reakcji na raz, co sprawia, że efektywne równoległe przesiewanie reakcji jest czasochłonne. Czas reakcji w syntezie przepływowej jest również ograniczony rozmiarem reaktora z mikrorurkami. Co więcej, ciągłe przesiewanie przepływu jest podatne na zanieczyszczenie krzyżowe w wyższej temperaturze, mimo że nośnik jest stosowany między różnymi reakcjami4.
Dlatego, aby rozwiązać problem problemów z przesiewaniem parametrów dyskretnych w systemach o ciągłym przepływie, opracowaliśmy system reaktora z mikrorurkami o przepływie zatrzymanym (SFMT) do badania przesiewowego reakcji, które obejmuje odczynniki gazowe i/lub reakcje za pośrednictwem światła2. Reaktory SFMT wchodzą w skład elementów zarówno reaktorów okresowych, jak i reaktorów przepływowych. Wprowadzenie zaworów odcinających więzi odczynniki w mikrorurkach, koncepcja ta jest podobna do reaktora wsadowego, a gdy system jest pod ciśnieniem, SFMT zachowuje się jak miniaturowy reaktor wysokociśnieniowy. SFMT można następnie zanurzyć w kąpieli wodnej lub olejowej, wprowadzając ciepło do systemu reaktora. Światło widzialne może być również świecone na mikrorurki w okresie reakcji, aby ułatwić reakcje za pośrednictwem światła.
W SFMT, łatwopalne lub toksyczne gazy, takie jak etylen, acetylen i tlenek węgla, mogą być wykorzystywane do wytwarzania cennych chemikaliów w bezpieczniejszy sposób w porównaniu do reaktorów wsadowych1,2,4. Stosowanie takich gazów reaktywnych jest zaletą, ponieważ są one niedrogimi surowcami chemicznymi i mogą być łatwo usunięte po zakończeniu reakcji, zapewniając czystszą procedurę2. Wręcz przeciwnie, większość procesów reakcji przeprowadzanych w reaktorach okresowych ma tendencję do wykluczania stosowania gazów reaktywnych ze względu na ich niedogodności i ryzyko wybuchu przy podwyższonym ciśnieniu i temperaturze. Jeśli stosowane są odczynniki gazowe, są one zwykle wprowadzane do reaktorów okresowych za pomocą bulgotania lub balonów. Na ogół dawało to niższą odtwarzalność lub reaktywność ze względu na niską wydajność mieszania na granicy faz. Chociaż zbiorniki wysokociśnieniowe są powszechnie stosowane w celu zwiększenia reaktywności i rozpuszczalności gazów, są pracochłonne i wiążą się z ryzykiem wybuchu, zwłaszcza w przypadku gazów łatwopalnych. Ponadto nieprzezroczysta powierzchnia tych powszechnie stosowanych reaktorów wysokociśnieniowych sprawiała, że nie nadawały się one do reakcji za pośrednictwem światła. W związku z tym reakcje, które składają się z odczynników gazowych i reakcji za pośrednictwem światła, są na ogół niezbadane. W tym kontekście, reaktory SFMT stanowią idealną platformę, ponieważ odczynniki gazowe mogą być wykorzystywane w mikrorurkach za pomocą regulatora ciśnienia wstecznego (BPR) do regulacji ciśnienia wewnętrznego w bezpieczny i wygodny sposób2. Oprócz reakcji, w których biorą udział odczynniki gazowe, synteza wspomagana światłem widzialnym jest również bardzo obiecująca dla syntezy organicznej5,6. Jednak jedną z największych wad reakcji za pośrednictwem światła widzialnego jest skalowalność w konwencjonalnych reaktorach wsadowych ze względu na efekt tłumienia transportu fotonów w dużych zbiornikach7. Jeśli stosowane są źródła światła o dużej mocy, nadmierne napromieniowanie może spowodować powstawanie produktów ubocznych. Co więcej, odczynniki gazowe rzadko były stosowane w reakcjach fotochemicznych, głównie ze względu na złożony system aparatury przy użyciu reagentów fazy gazowej pod wysokim ciśnieniem2. Dzięki wprowadzeniu wąskiego kanału, takiego jak SFMT, można łatwo uzyskać środowisko gazowe pod wysokim ciśnieniem pod wpływem promieniowania świetlnego.
Dlatego ten szczegółowy film ma na celu pomóc większej liczbie naukowców zrozumieć zalety i procedurę stosowania SFMT do badania przesiewowego warunków przemian gazowych i reakcji za pośrednictwem światła.

<table><tbody><tr><td>Butla acetylenowa</td><td>Chem Gas PTE LTD (Singapur)</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Pompy strzykawkowe serii Logato 200</td><td>KD Scientific Inc</td><td>788200</td><td></td></tr><tr><td>Niebieskie taśmy LED</td><td>Inwares Pte Ltd (Singapur)</td><td>3528 Taśmy</td><td></td>LED FlexiGlow</tr><tr><td>Rurki PFA o wysokiej czystości 1/16 "OD x .030" ID x 50ft</td><td>IDEX Zdrowie i Science</td><td>1632-L</td><td>W zależności od średnicy potrzebnych rurek</td></tr><tr><td>Strzykawka KDS ze stali nierdzewnej</td><td>KD Scientific Inc</td><td>780802</td><td></td></tr><tr><td>Zawór odcinający Tefzel (ETFE) ze złączkami 1/16"</td><td>IDEX Health& Science</td><td>P-782</td><td></td></tr><tr><td>BPR Montaż 20 psi</td><td>IDEX Zdrowie & Science</td><td>P-791</td><td></td></tr><tr><td>Luer Adapter Żeński Luer - Żeński Unia</td><td>IDEX Zdrowie & Science</td><td>P-628</td><td>Znany w tym artykule jako złącze strzykawkowe</td></tr><tr><td>1/4-28 Żeński na męski Luer Assy</td><td>IDEX Health& Science</td><td>P-675</td><td>Znany jako łącznik igłowy w tym artykule</td></tr><tr><td>Union Body PEEK .020 przez otwór, do 1/16 "OD"</td> <td>IDEX Health& Science</td><td>P-702-01</td><td></td></tr><tr><td>Tuleja bezkołnierzowa Super z pierścieniem SST, 1/4-28 z płaskim dnem, do 1/16" OD</td><td>IDEX Health& Science</td><td>P-250X</td><td></td></tr><tr><td>PEEK Zespół trójnika niskociśnieniowego 1/16 "PEEK .020 przewlekany</td><td>IDEX Health& Science</td><td>P-712</td><td>Znany w tym dokumencie jako trójnik</td></tr> Super <tr><td>nakrętka bezkołnierzowa PEEK 1/4-28 z płaskim dnem, do 1/16 "i 1/32" OD</td><td>IDEX Health& Zespół</td> mikrozaworu dozującego <td>Science P-255X</td><td></td></tr><tr><td>, 1/4-28 z płaskim dnem, do 1/16" OD</td><td>IDEX Health& Science</td><td>P-445NF</td><td>Znany jako zawór iglicowy w tym artykule</td></tr><tr><td>Zespół zaworu odcinającego PEEK .020</td><td>IDEX Health& Science</td><td>P-732</td><td></td></tr><tr><td>Terumo Strzykawka bez igły</td><td>Terumo medical</td><td></td><td>1 ml i 3 mL w zależności od potrzebnej objętości</td></tr><tr><td>Igła</td><td>Terumo Terumo medical</td><td></td><td>22G X 1&frac12; &rdquo; (0.70 X 38 mm)</td></tr><tr><td>Igła do sterylizatorów</td><td>B | Braun Sharing Enterprise</td><td></td><td>21G X 4 i frac34; &rdquo; (0,80 x 120 mm)</td></tr><tr><td>Bruker ACF300 (300 MHz)</td><td></td><td></td><td>Do skanowania NMR 300 MHz</td></tr><tr><td>AV-III400 (400 MHZ)</td><td></td><td></td><td>Do skanowania NMR 400</td></tr><tr><td>MHz AMX500 (500 MHz)</td><td></td><td></td><td>Do skanowania NMR 500</td></tr><tr><td>MHz Merck 60 (0,040-0,063 mm) mesh żel krzemionkowy</td><td>Merck</td><td></td><td></td></tr><tr><td>4-jodoanisole</td><td>Sigma Aldrich</td><td>I7608-100G</td><td></td></tr><tr><td>412740 ALDRICH Bis(trifenylofosfin) dichlorek palladu(II) &ge; 99% na bazie metali śladowych</td><td>Sigma</td><td>Aldrich 412740-5G</td><td></td></tr><tr><td>Jodek miedzi(I) purum, &ge; 99,5%</td> <td>Sigma Aldrich</td><td>03140-100G</td><td></td></tr><tr><td>N,N-DIIZOPROPYLOETYLOAMINA</td><td>Tokyo Chemical Industry Co., Ltd</td><td>D1599</td><td></td></tr><tr><td>1, 3, 5-trimetoksybenzen</td><td>Tokyo Chemical Industry Co., Ltd</td><td>P0250</td><td></td></tr><tr><td>2,3-dimetylo-2-buten &ge; 99%</td><td>Sigma Aldrich</td><td>220159-25ML</td><td></td></tr><tr><td>Bromopentafluorobenzen 99%</td><td>Sigma Aldrich</td><td>B75158-10G</td><td></td></tr><tr><td>TEMPO Zielona alternatywa 98%</td><td>Sigma Aldrich</td><td>214000-25G</td><td></td></tr><tr><td>Acetonitryl</td><td>Sigma Aldrich</td><td>271004-1L</td><td></td></tr><tr><td>Eter dietylowy</td><td>Sigma Aldrich</td><td>346136-1L</td><td></td></tr><tr><td>Dimetylosulfotlenek</td><td>VWR chemical</td><td>23500.322- 25L</td><td></td></tr><tr><td>1,2-dichloroetan</td><td>Sigma Aldrich</td><td>284505-1L</td><td></td></tr><tr>Nadchloran <td></td><td></td><td>9-mezytylo-10-metyloakrydyny</td><td>Patrz Ref. 8 do syntezy</td></tr><tr><td>Ir(ppy)2(dtbbpy)PF6</td><td></td><td></td><td>Patrz Ref. 9 do syntezy</td></tr></tbody></table>

wykorzystanie mikrorurowych reaktorów z przepływem zatrzymanym do rozwoju przemian organicznych

Utilization of Stop-flow Micro-tubing Reactors for the Development of Organic Transformations

Niedawno zademonstrowano nową technologię badania przesiewowego reakcji dla syntezy organicznej, łącząc elementy zarówno z ciągłych reaktorów mikroprzepływowych, jak i konwencjonalnych reaktorów wsadowych, zwanych mikrorurkami z przepływem zatrzymanym (SFMT). W SFMT reakcje chemiczne, które wymagają wysokiego ciśnienia, mogą być badane równolegle w bezpieczniejszy i wygodniejszy sposób. W SFMT unika się zanieczyszczenia krzyżowego, które jest częstym problemem w badaniach przesiewowych reakcji w reaktorach o ciągłym przepływie. Co więcej, dostępne na rynku przepuszczające światło mikrorurki mogą być włączone do SFMT, służąc jako doskonały wybór do reakcji za pośrednictwem światła ze względu na bardziej efektywną równomierną ekspozycję na światło w porównaniu z reaktorami wsadowymi. Ogólnie rzecz biorąc, system reaktora SFMT jest podobny do reaktorów o ciągłym przepływie i lepszy niż reaktory okresowe w reakcjach, które zawierają odczynniki gazowe i/lub wymagają oświetlenia światłem, co umożliwia prosty, ale bardzo wydajny system przesiewowy reakcji. Co więcej, każda pomyślnie opracowana reakcja w systemie reaktora SFMT może być wygodnie przekształcona w syntezę o ciągłym przepływie w celu produkcji na dużą skalę.

W niniejszym badaniu SFMT jest wykorzystywane do przeprowadzania transformacji obejmujących odczynniki gazowe (Tabela 1), reakcje indukowane światłem (Tabela 2) oraz reakcje z udziałem zarówno odczynników gazowych, jak i fotokatalizy (Tabela 3).
Rysunek 1 przedstawia typowy układ regulatora gazu podłączonego do butli z gazem w celu regulacji ciśnienia gazu pompowanego do systemu SFMT.
Rycina 2 przedstawia s...

Przedstawiono protokół badania przesiewowego reakcji organicznych przy użyciu reaktorów SFMT (stop-flow micro-tubing) wykorzystujących reagenty gazowe i/lub reakcje za pośrednictwem światła widzialnego.

Wykorzystanie mikrorurowych reaktorów z przepływem zatrzymanym do rozwoju przemian organicznych

A new reaction screening technology for organic synthesis was recently demonstrated by combining elements from both continuous micro-flow and conventional ...

Ogólnym celem tego eksperymentu jest badanie przesiewowe reakcji przy użyciu platformy reaktora z mikrorurkami z przepływem zatrzymanym, która łączy w sobie elementy zarówno z reaktorów o przepływie ciągłym, jak i reaktorów okresowych. Wynaleźliśmy tę technologię, aby przezwyciężyć problemy polegające na tym, że system ciągłego przepływu mikrorurek nie jest skuteczny w przypadku reakcji na małą skalę, a także badań przesiewowych reakcji. Różnica między naszym systemem reaktorów z mikrorurkami z przepływem a systemem ciągłej reakcji mikrorurek polega na tym, że przed i po każdej mikrorurce w naszym systemie znajdują się dwa zawory.Głównymi zaletami tej techniki jest to, że jest ona ekologiczna, bezpieczna, łatwa w użyciu do badań przesiewowych reakcji i bardziej wydajna niż konwencjonalne reaktory stołowe, ale obejmuje transformację organiczną. Aby przygotować reaktor z mikrorurkami z przepływem zatrzymującym, owiń 300 centymetrów rurki PFA o wysokiej czystości w wąski pierścień. Zabezpiecz rurkę opaskami zaciskowymi.I podłącz zawór odcinający do każdego końca. Łatwo jest skonstruować reaktor SFMT, dlatego po prostu przygotowujemy reakcję SMFT dla każdego stanu, który ma być badany.

utilization-stop-flow-micro-tubing-reactors-for-development-organic

Research

JoVE Journal

Chemistry

Chemia

Urządzenia milifluidyczne są wykorzystywane do kontrolowanej syntezy nanomateriałów, czasowo-rozdzielczej analizy mechanizmów reakcji i katalizy ciągłego przepływu.

Millifluidyka do syntezy chemicznej i czasowo-rozdzielczych badań mechanistycznych

Monitorowanie w czasie rzeczywistym pozwala na szybką optymalizację reakcji przeprowadzanych przy użyciu przetwarzania o ciągłym przepływie. Jako przykład podaje się preparat 3-acetylokumaryny. Opisano aparaturę do monitorowania Ramana in situ, a także kroki wymagane do optymalizacji reakcji.

Monitorowanie w czasie rzeczywistym reakcji przeprowadzanych przy użyciu przetwarzania o ciągłym przepływie: na przykładzie przygotowania 3-acetylokumaryny

Ten artykuł opisuje procedurę działania reaktora przepływowego i związane z tym zbieranie danych. Pokazuje protokoły ustawiania eksperymentów, rejestrowania danych i generowania rozkładu liczbowo-średnicowego, a także informacji o masie cząstek, które dostarczają użytecznych informacji o właściwościach chemicznych i fizycznych aerozoli organicznych.

Produkcja i pomiar cząstek organicznych w reaktorze przepływowym

Ten manuskrypt opisuje ogólne podejście do projektowania dostosowanych do potrzeb pożywek do uprawy mikrobiologicznej. Jest to możliwe dzięki iteracyjnemu procesowi pracy, łączącemu eksperymentalny projekt oparty na Krigingu i technologię mikrobioreaktorów w celu uzyskania wystarczającej przepustowości uprawy, która jest wspierana przez robotykę laboratoryjną w celu zwiększenia niezawodności i szybkości przygotowywania pożywek do pracy z cieczami.

Ogólny protokół optymalizacji produkcji białek heterologicznych przy użyciu technologii zautomatyzowanych mikrobioreaktorów

Flow chemistry niesie ze sobą korzyści środowiskowe i ekonomiczne, wykorzystując doskonałe korzyści w zakresie mieszania, wymiany ciepła i kosztów. W tym miejscu przedstawiamy plan przeniesienia procesów chemicznych z trybu wsadowego do przepływowego. Do weryfikacji koncepcji wybrano reakcję difenylodiazometanu (DDM) z kwasem p-nitrobenzoesowym, prowadzoną partiami i przepływem.

Chemia przepływu ciągłego: reakcja difenylodiazometanu z kwasem p-nitrobenzoesowym

Przedstawiono szczegółowy protokół jednoczesnego działania 48 równoległych kultur komórkowych w różnych warunkach w systemie mikrobioreaktora. Opisano proces hodowli komórek, zbiór i późniejszą analizę miana przeciwciał.

Zastosowanie wysokowydajnego zautomatyzowanego systemu mikrobioreaktorów do produkcji modelowej IgG1 w komórkach CHO

Opisano proces wytwarzania wielowarstwowego, mikroprzepływowego urządzenia opartego na PDMS, które umożliwia przeprowadzanie reakcji transkrypcji i translacji in vitro (IVTT) przez dłuższy czas. Ponadto zapewniony jest kompleksowy przegląd sprzętu i oprogramowania wymaganego do automatyzacji i utrzymania tych reakcji przez dłuższy czas.

Wielowarstwowa platforma mikroprzepływowa do prowadzenia przedłużonej ekspresji genów bez komórek

Tutaj przedstawiamy szczegółową procedurę przeprowadzania projektu eksperymentu w zautomatyzowanym mikro-bioreaktorze, a następnie zbierania komórek i kwantyfikacji białka za pomocą kolumny Białko A.

Optymalizacja procesów z wykorzystaniem zautomatyzowanych mikrobioreaktorów o wysokiej przepustowości w hodowli komórek jajnika chomika chińskiego

Przedstawiono szczegółowy, skalowalny protokół ciągłego przepływu do syntezy fluorku arylu z aminy arylowej w reakcji Balza-Schiemanna.

Skalowalny protokół reakcji Balza-Schiemanna w reaktorze o przepływie ciągłym

Ukierunkowana synteza nowych struktur metaloorganicznych (MOF) jest trudna, a ich odkrycie zależy od wiedzy i kreatywności chemika. Metody wysokoprzepustowe pozwalają na szybkie i efektywne badanie złożonych pól parametrów syntetycznych, przyspieszając proces znajdowania związków krystalicznych oraz identyfikowania trendów syntetycznych i strukturalnych.

Odkrycie i optymalizacja syntezy izosiatkowatych związków metaloorganicznych metaloorganicznych na bazie fosfonianów Al(III) przy użyciu metod wysokoprzepustowych

Ten protokół przedstawia system mikrofluidyczny do badania mikrobiologiczne precipitacji minerałów tlenku manganu. Powstawanie biomineralu jest mierzone in situ za pomocą mikroskopii optycznej i analizy obrazu. To podejście może być dostosowane do badania precipitacji innych charakterystycznie zabarwionych biogenicznych minerałów w środowiskach porowatych.

Mikropłytka platforma do badania mikrobiologicznego wytrącania tlenków metali w mediach porowatych

Poznaj metodę przesiewania reakcji organicznych za pomocą mikrorurowych reaktorów z przepływem zatrzymanym. To zielone i bezpieczne rozwiązanie łączy zalety reaktorów przepływowych i wsadowych, zwiększając efektywność badań chemicznych.

Wykorzystanie mikrorurowych reaktorów z przepływem zatrzymanym do rozwoju przemian organicznych

Przeglądaj więcej filmów