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

Summary

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.

Abstract

Ao utilizar a monitorização em linha, é possível optimizar as reacções realizadas utilizando o processamento contínuo de fluxo de uma maneira simples e rápida. Também é possível assegurar uma qualidade de produto consistente ao longo do tempo utilizando esta técnica. Nós aqui mostrar como a interface de uma unidade de fluxo disponível comercialmente com um espectrômetro Raman. A célula de fluxo de Raman é colocado após o regulador de contra-pressão, o que significa que ele pode ser operado à pressão atmosférica. Além disso, o facto de a corrente de produto passa através de um comprimento de tubagem antes de entrar na célula de fluxo significa que o material é, à TA. É importante que os espectros são adquiridas sob condições isotérmicas uma vez que a intensidade do sinal de Raman é dependente da temperatura. Tendo reunido o aparelho, que em seguida mostram como monitorar uma reacção química, a síntese catalisada por piperidina de 3-acetylcoumarin de salicilaldeído e acetoacetato de etilo a ser utilizado como um exemplo. A reacção pode ser realizada sobre uma gama de caudais umatemperaturas D, a ferramenta de monitoramento in-situ sendo usado para otimizar as condições de forma simples e fácil.

Introduction

Ao usar o processamento de fluxo contínuo, os químicos estão descobrindo que eles podem realizar uma série de reações químicas de forma segura, eficaz e com facilidade ^1,2. Como resultado, química equipamento fluxo está se tornando uma ferramenta integral para a execução de reações tanto em ambientes industriais, bem como laboratórios de pesquisa em instituições acadêmicas. Uma ampla variedade de transformações de química de síntese foram efectuadas em reactores de fluxo de ^3,4. Em casos seleccionados, as reacções que não funcionam em modo descontínuo têm sido mostrados para prosseguir suavemente sob condições de fluxo contínuo ^5. Para tanto optimização da reacção e o controlo de qualidade, monitorização da incorporação de reacção em conformidade com o processamento de fluxo oferece vantagens significativas. Monitoramento em linha fornece uma análise contínua com resposta em tempo real às condições reais de amostra. Isto é mais rápido e, em alguns casos, mais fiável do que as técnicas comparáveis ​​off-line. Um número de técnicas de análise em linha foram interface com fbaixos reatores ^7. Exemplos incluem ^8,9 infravermelho, ultravioleta-visível ^{10,11, 12,13} RMN, espectroscopia de Raman, ^{14,15, 16,17} e espectrometria de massa.

Nosso grupo de pesquisa tem interagido um espectrômetro Raman com uma unidade de microondas científica ^18. Usando isso, uma série de reações foram monitoradas, tanto qualitativa e quantitativa ^{20 19} ponto de vista. Com base neste sucesso, temos interface recentemente o nosso espectrômetro Raman com uma de nossas unidades de fluxo contínuo e empregou-o para o monitoramento de uma série de transformações orgânicas chave relevantes para a medicinalmente reacção in-line. ²¹ Em cada caso, foi possível monitorar o reacções e também num exemplo, por meio de uma curva de calibração, que pode determinar a conversão do produto a partir dos dados de espectroscopia Raman. Na Aqui nós descrevemos como configurar o aparelho e usá-lo para monitorar reações. Usamos a síntese catalisada por piperidina de 3-acetylcoumarin (1) a partir de salicilaldeído com acetoacetato de etilo (Figura 1) como o modelo de reacção aqui.

Figura 1. Base de reação catalisada condensação entre salicilalde�o e acetoacetato de etilo para produzir 3-acetylcoumarin (1). Por favor clique aqui para ver uma versão maior desta figura.

Protocol

1. Encontre sinais adequados para monitoramento de reações Obter espectros Raman para todos os materiais de partida e do produto. Overlay espectros e identificar uma banda intensa que é exclusivo para o produto. Utilizar esta banda de Raman para monitorar o progresso da reacção. Uma banda em 1.608 cm-1 foi seleccionado neste caso. 2. Configure a célula de fluxo Obter uma célula de fluxo adequado. Aqui utilizar um com as seguin…

Representative Results

A preparação contínua de fluxo de 3-acetylcoumarin foi escolhido como representativo de uma reacção para a monitorização em linha. No lote, a reacção processa-se bem quando se utiliza acetato de etilo como o solvente. No entanto, o produto (1) não é completamente solúvel à temperatura ambiente. Para evitar potencial entupimento do regulador de contra-pressão, bem como minimizar o risco de ter partículas sólidas na célula de fluxo que iria perturbar a aquisição de sinal, utilizou-se um…

Discussion

A facilidade com que o espectrómetro de Raman pode ser interligado com a unidade de fluxo faz com que esta técnica valiosa para a monitorização em linha de reacção. Um certo número de variáveis ​​de reacção pode ser sondado de modo expedito, permitindo que o utilizador chegar a condições de reacção optimizadas rápido do que quando utilizando métodos off-line. A aplicação das técnicas aqui descritas, permite também a monitorização da formação de produtos secundários, assumindo uma banda aprop…

Materials

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