Utilização de reatores de Microtubo de parada-fluxo para o desenvolvimento de transformações orgânicas

O objetivo geral deste experimento é rastrear reações usando uma plataforma de reator de micro-tubulação de fluxo interrompido que combina elementos de reatores de fluxo contínuo e batelada. Inventamos essa tecnologia para superar os problemas de que o sistema de fluxo contínuo de microtubos não é eficiente para reações em pequena escala, bem como triagem de reações. A diferença entre nosso sistema de reator de micro-tubulação de fluxo de parada e o sistema de reação de micro-tubulação contínua é que existem duas válvulas antes e depois de cada micro-tubulação em nosso sistema.

As principais vantagens dessa técnica são que ela é verde, segura, fácil de usar para triagem de reação e mais eficiente do que os reatores convencionais de bancada, mas envolve transformação orgânica. Para preparar um reator de micro-tubulação de fluxo de parada, enrole 300 centímetros de tubulação PFA de alta pureza em um anel estreito. Prenda o tubo com braçadeiras.

E conecte uma válvula de corte em cada extremidade. É fácil construir um reator SFMT, portanto, apenas preparamos uma reação SMFT para cada condição a ser rastreada. Conecte o reator a um regulador de contrapressão de 20 psi e a um encaixe em T de baixa pressão conectado a um tanque de gás acetileno, por meio de uma válvula de agulha.

Mergulhe a extremidade do equipamento regulador de contrapressão em acetona. Em seguida, coloque 58,5 miligramas de 4-iodoanisol, em um balão de fundo redondo de 10 ml com uma barra de agitação. Adicione ao frasco, 8,5 miligramas de cloreto de bis(trifenilfosfina)paládio, 1 miligrama de iodeto de cobre, 80 microlitros de DIPEA e 2,5 mililitros de dimetilsulfóxido.

Tapar o balão com um septo de borracha e começar a mexer a mistura à temperatura ambiente. Use um balão cheio de aragão para desgaseificar a mistura por 15 minutos enquanto mexe. Quando a desgaseificação terminar, remova a agulha de ventilação, seguida pelo conjunto do balão.

Em seguida, use um pequeno pedaço de tubo PFA de alta pureza e um encaixe de agulha luer para equipar uma seringa de aço inoxidável de oito milímetros com uma agulha longa. Introduzir a agulha através do septo até ao fundo do balão. E puxe o líquido de reação para a seringa.

Desconecte a seringa da agulha. Prenda a seringa em uma bomba de seringa e conecte a seringa ao encaixe em T que une o reator SMFT e o gás acetileno. Purgue a tubulação com gás acetileno até que sejam observadas bolhas no regulador de contrapressão.

Em seguida, comece a carregar a mistura de reação no reator a 300 microlitros por minuto. Use a válvula de agulha para ajustar a taxa de fluxo de acetileno até que a relação líquido-gás entre a conexão em T e a válvula de corte de entrada do reator seja de um para um. Feche a válvula de corte de saída do reator assim que toda a mistura de reação tiver sido carregada na tubulação e a mistura começar a vazar da saída do regulador de contrapressão.

Pressurizar o reactor com acetileno até que a mistura de reacção fique imóvel no reactor. Em seguida, feche a válvula de corte de entrada do reator e a válvula de agulha. Desconecte o reator do sistema e coloque-o em um banho de óleo de silicone, aquecido à temperatura de reação desejada, tomando cuidado para manter as válvulas de corte livres do óleo.

Deixar o reactor no banho de óleo durante uma hora. Em seguida, use hexina para enxaguar o óleo de silicone do reator. Use uma seringa de aço inoxidável de oito mililitros para empurrar a mistura de reação do reator para um frasco de 20 mililitros.

Lave o resíduo no frasco para injetáveis com quatro mililitros de éter dietílico. Lave a mistura com quatro mililitros de uma solução de cloreto de amônio saturado aquoso e extraia o produto em 1,5 mililitros de éter dietílico. Determine o rendimento com GC-MS.

Para limpar o sistema, use a bomba de seringa para lavar o tubo com um solvente a ser usado na próxima reação. Seque o sistema com gás nitrogênio por 20 minutos. Para construir o reator SFMT, enrole 340 centímetros de tubo PFA de alta pureza em um anel e encaixe as extremidades com válvulas de corte.

Em seguida, combine os reagentes para a reação em um frasco de 10 mililitros e sele o frasco com uma tampa de silicone no septo. Desgaseifique a mistura por 15 minutos com um balão aragan. Remova as agulhas após a desgaseificação.

Conecte o reator a uma linha de gás argan usando um corpo de união de pico e purgue o argônio do reator por cinco minutos. Em seguida, feche as duas válvulas de corte do reator para preservar a atmosfera de argônio. Em seguida, equipe uma seringa de três mililitros com uma agulha longa.

Perfure o septo do frasco para injetáveis e coloque a mistura de reação pré-misturada na seringa. Em seguida, inverta a seringa e bata suavemente no êmbolo até que todas as bolhas sejam expelidas, deixando apenas a mistura de reação na seringa. Agite suavemente a seringa para garantir a homogeneidade.

Use um adaptador luer para conectar a seringa ao reator SFMT. Abra ambas as válvulas de corte e introduza a mistura de reação no reator, manualmente ou usando uma bomba de seringa. Feche ambas as válvulas de corte e coloque o reator no centro de uma faixa de LED azul.

Erradique a mistura por cinco a 48 horas, conforme desejado. Em seguida, use uma seringa de três mililitros para empurrar a mistura de reação para um balão limpo de fundo redondo. Lavar o resíduo no balão com o excesso de éter dietílico para obter o produto bruto.

Concentre o produto e determine a taxa de conversão com a análise de RMN de prótons, adicionando a quantidade apropriada de 1, 3, 5 trimetoxibenzeno como padrão interno. Primeiro, enrole 300 centímetros de tubo PFA de alta pureza em um anel estreito e encaixe as extremidades com válvulas de corte. Conecte o reator a um regulador de contrapressão e a um encaixe em T em série com a válvula de agulha e um tanque de gás acetileno.

Em seguida, sob uma atmosfera inerte, dissolva os reagentes e três mililitros de acetonitrila, em um frasco de 10 mililitros. Feche o frasco para injetáveis com uma tampa e um septo de silicone. Desgaseifique a mistura de reação com argônio em banho de gelo por 10 minutos.

Em seguida, remova as agulhas de gás e ventilação e 56 microlitros de DIPEA para a mistura. Desgaseifique a mistura em banho de gelo por mais cinco minutos. Remova as agulhas quando terminar.

Em seguida, coloque a mistura de reação em uma seringa de aço inoxidável de oito mililitros equipada com uma agulha longa. Conecte a seringa a uma bomba de seringa e conecte a seringa ao encaixe em T do conjunto SFMT. Purgue a tubulação com gás acetileno.

Em seguida, comece a bombear a mistura para a tubulação a 100 microlitros por minuto. Ajuste a taxa de fluxo de acetileno para obter uma proporção de gás para líquido de dois para um e a tubulação entre a conexão em T e a válvula de corte de entrada do reator. Uma vez que a mistura de reação tenha sido totalmente carregada no reator, feche a válvula de corte de saída do reator.

Pressurize o reator até que a mistura seja imobilizada na tubulação. Em seguida, feche a válvula de corte de entrada do reator e a válvula de agulha. Transfira o reator para um banho-maria aquecido posicionado sob luzes LED azuis, mantendo a válvula acima da água.

Deixe a mistura reagir por três horas. Em seguida, transfira a mistura de reação para um balão de fundo redondo e enxágue o tubo com excesso de éter dietílico. Concentrar a mistura de reação para obter o produto bruto.

Determine a proporção do produto com a análise de flúor 19 MNR. Os acoplamentos de sonogashira de quatro anisóis ayoto com gás acetileno foram avaliados em 11 condições diferentes usando múltiplos reatores SFMT e paralelos As condições ótimas de SMFT resultaram em melhor conversão e seletividade do que as obtidas com o reator em batelada convencional. Além disso, a triagem do SFMT foi concluída em menos de três horas.

A transformação fotomediada de tetrametiletileno e benzilidina melanitrila foi realizada em batelada, em reatores SFMT. A reação SFMT foi concluída em apenas cinco horas, enquanto a reação em batelada levou 18 horas. Essa redução no tempo de reação pode ser o resultado de uma maior dispersão homogênea de luzes para os reagentes no microtubo.

A utilização do gás acetileno como matéria-prima para catálise foto-redox, foi testada em batelada, em reatores SFMT. Menos de cinco por cento de conversão foi servida na reação em lote, enquanto 97% de conversão foi observada na reação SFMT. Isso foi atribuído ao aumento da solubilidade do gás acetileno e acito nitrilo na temperatura mais alta atingida no reator de micro-tubulação selado.

O SFMT é um dos melhores reatores usando microtubos como recipiente de reação. As bombas são usadas para introduzir os reagentes nesses reatores. Com esta técnica, o tempo de reação não é limitado pelo comprimento do microtubo.

Qualquer reação SFMT bem-sucedida pode ser facilmente convertida em velocidade e produção de fluxo contínuo. SFMT precisa apenas de uma pequena quantidade de reagente para a eficiência aprimorada com adivinhação e promoção de luz da transformação. Também permite gases inflamáveis mais seguros, especialmente sob condições de alta pressão.

Há muitos benefícios Os reatores SFMT fornecem condições acessíveis de reatores em batelada e evitam muitas limitações dos reatores de fluxo contínuo. Portanto, revela-se um importante método complementar para laboratórios.