Monitoramento em tempo real de Reações realizada utilizando processamento de fluxo contínuo: A Preparação de 3-Acetylcoumarin como Exemplo

Monitoramento em tempo real permite a otimização rápida de reações realizadas utilizando o processamento de fluxo contínuo. Aqui, a preparação de 3-acetylcoumarin é utilizado como um exemplo. O aparelho para a realização in situ de monitorização de Raman está descrito, assim como os passos necessários para a optimização da reacção.

O objetivo geral deste procedimento é monitorar as reações químicas em tempo real usando o processamento de fluxo contínuo. Este método pode ajudar a otimizar as condições para reações químicas realizadas usando processamento de fluxo contínuo. Também permite que o usuário garanta que a qualidade do produto permaneça consistente durante todo o processo.

A principal vantagem da técnica é que as reações podem ser monitoradas em tempo real e é possível ver os efeitos das mudanças nos parâmetros em tempo real. O procedimento que você verá aqui surge de um método que desenvolvemos pela primeira vez para monitorar reações químicas realizadas em uma unidade científica de micro-ondas. Usamos a síntese catalisada de papina de três acetil cumarina a partir de cil aldeído e acetoacetato de etila como reação modelo.

Aqui Para começar, obtenha espectros de ramen para todos os materiais de partida e os espectros de sobreposição do produto e identifique uma banda intensa que seja exclusiva do produto. Use esta faixa de ramen para monitorar o progresso da reação. Uma banda em 1.608 números de onda foi selecionada neste caso para configurar a célula de fluxo.

Use uma célula de fluxo adequada com largura de 6,5 milímetros, altura de 20 milímetros e comprimento de caminho de cinco milímetros. Coloque a célula de fluxo em um recipiente que forneça um ambiente livre de luz ambiente. Em seguida, conecte a tubulação à entrada e saída da célula de fluxo.

Obtenha um espectrômetro de ramen adequado com um conjunto de obstáculos flexível que possa ser colocado próximo à célula de fluxo. Em seguida, coloque o conjunto óptico através de uma abertura de tamanho adequado na caixa que contém o conjunto da célula de fluxo. Deslize o conjunto óptico até que ele toque a célula de fluxo e, em seguida, puxe-o para trás, deixando uma folga de aproximadamente dois milímetros.

Depois de encher a célula de fluxo com 100% de acetona, ligue o espectrômetro ramen e adquira espectros. No modo de varredura contínua, foque o laser movendo suavemente o tubo de luz uma fração de cada vez. Continue movendo o tubo de luz até que o sinal esteja em sua maior intensidade e os picos estejam nítidos e bem definidos.

Adicionar aldeído de sali e acetoacetato de etilo a um balão volumétrico de 50 ml. Em seguida, adicione acetato de etila a um volume total de 50 mililitros e misture bem o conteúdo. Transferir uma alíquota de 10 ml da solução-mãe para um frasco de vidro de 20 ml contendo uma barra de agitação magnética e rotular este frasco como reagente num frasco de 250 ml.

Coloque 150 mililitros de acetato de etila e rotule este frasco como solvente. Por fim, coloque 150 mililitros de acetona em um frasco de 250 mililitros rotulado como interceptação de solvente. Certifique-se de que a unidade de fluxo tenha pelo menos duas bombas e rotule-as claramente.

Aqui usamos B e C para rotular e identificar claramente cada bomba. Coloque as linhas de saída das linhas de coleta e resíduos em duas garrafas individuais de 100 mililitros rotuladas como produto e resíduos, respectivamente. Como reator, use uma bobina de PFA com capacidade de 10 mililitros capaz de ser aquecida.

Conecte o tubo de saída B à entrada da bobina do reator PFA. Instale um misturador de poliéter, éter, cetona ou pico T de três portas. Após a bobina do reator, conecte o tubo que sai de C ao misturador T a 90 graus da bobina do reator, saia da tubulação e conecte um pedaço de tubulação à terceira porta do misturador T.

Na outra extremidade deste tubo, coloque um regulador de contrapressão. Conecte a linha da saída do regulador de contrapressão à entrada da célula de fluxo. Em seguida, conecte uma linha da saída da célula de fluxo ao interruptor de coleta de resíduos.

Preparar as linhas de solvente para B e C, bem como a linha de reagente para B com solvente. Em seguida, mova a linha de reagente para B do frasco de solvente para o frasco de reagente. Embora a reação ocorra suavemente com fitato como solvente, o produto não é completamente solúvel à temperatura ambiente.

Para mitigar o entupimento potencial do regulador de contrapressão, bem como para evitar partículas sólidas na célula de fluxo, interceptamos o fluxo do produto após a bobina do reator com acetona para solubilizar completamente o produto Usando B. Passe acetato de etila através da bobina do reator a dois mililitros por minuto até que esteja cheio. Em seguida, passe acetona por C a uma taxa de fluxo de dois mililitros por minuto. Durante dois minutos, ajustar os caudais de solvente para B e C para um mililitro por minuto e regular o regulador de contrapressão para uma pressão de sete bar.

Ajuste também a temperatura da bobina do reator para a temperatura desejada após verificar novamente se o equipamento está configurado corretamente. E quando o sistema atingir temperatura e pressão constantes, verifique se há vazamentos e execute a reação. Faça uma varredura de fundo do sistema de solvente acetona de acetato de etila à medida que ele passa pela célula de fluxo.

Isso será subtraído automaticamente de todas as verificações subsequentes. Depois de configurar o espectrômetro para fazer varreduras a cada 15 segundos, injete o tubo de perine de uma só vez no frasco de vidro rotulado como reagente após misturar bem, mude B de solvente para reagente. Defina o fluxo de saída para coletar quando todo o material estiver completamente carregado, mude B do reagente de volta para o solvente.

Continue fluindo solvente através da bobina do reator por mais 30 minutos. Decorrido esse tempo, desligue o aquecimento. Desligue as bombas B e C.

Quando a temperatura da bobina do reator esfriar abaixo de 50 graus Celsius, é para analisar os dados, exportar os dados do espectrômetro de ramen para uma planilha e plotar a intensidade do ramen em 1.608 números de onda versus tempo para otimizar as condições. Execute a reação em várias taxas de fluxo e temperaturas do reator de maneira iterativa e sobreponha os gráficos de intensidade de ramen em 1.608. Os números de onda versus o tempo, tendo filtrado várias condições, executam a reação usando as condições otimizadas para proporcionar a maior conversão do produto.

Maior intensidade de ramen se correlaciona com maior conversão de produto. A preparação de fluxo contínuo de três acetil cumerina foi escolhida como uma reação representativa para monitoramento em linha como ponto de partida, a reação foi executada a 25 graus Celsius e uma taxa de fluxo de reagente de um mililitro por minuto e a intensidade do ramen em 1.608 números de onda foi registrada com o objetivo de obter a maior conversão possível. A reação foi realizada em temperaturas mais altas, operando a uma taxa de fluxo de um mililitro por minuto, aumentando a temperatura da reação primeiro para 65 graus Celsius e depois para 130 graus Celsius.

Resultou em um aumento na conversão do produto, conforme evidenciado pelo aumento constante na intensidade do ramen em 1.608 números de onda em uma bobina de reator. Temperatura 130 graus Celsius. Diminuir a vazão de 1,0 para 0,5 mililitros por minuto não aumentou significativamente a intensidade do ramen em 1.608 números de onda.

Com condições otimizadas em mãos, a reação foi realizada. Mais uma vez. Isolar o produto em 72% de rendimento Ao tentar este procedimento, é importante lembrar de encontrar um sinal adequado no espectro Raman para monitorar ao longo do tempo.

As etapas críticas do protocolo incluem a montagem correta da tubulação do reator e a interface da célula Raman. Embora possa haver uma curva de aprendizado íngreme uma vez dominado, esse procedimento pode ser empregado para evitar uma série de reações químicas.