Sürekli akış İşleme kullanma Gerçekleştirilen Reaksiyonları Gerçek zamanlı izleme: Bir Örnek olarak 3-Acetylcoumarin Hazırlanması
Summary
Gerçek zamanlı izleme sürekli akış işleme ile yerine reaksiyonların hızlı optimizasyonu sağlar. Burada 3-acetylcoumarin hazırlanması Bir örnek olarak kullanılmıştır. Reaksiyonun iyi duruma getirmek için gereken adımlar gibi in-situ Raman izleme yerine getirilmesi için aygıt tarif edilmektedir.
Abstract
Sıralı izleme kullanılarak, basit ve hızlı bir şekilde sürekli akış işleme ile yerine reaksiyonları optimize etmek mümkündür. Bu teknik kullanılarak, zaman içinde tutarlı ürün kalitesinin sağlanması da mümkündür. Biz burada bir Raman spektrometresi ile piyasada bulunan bir akış birimi arayüzü nasıl gösterir. Raman akış hücresi, bu buluşta atmosfer basıncında çalıştırılabilir, yani, geri-basınç regülatörü sonra yerleştirilir. Buna ek olarak, ürün akımı akış hücresi girmeden önce bir boru uzunluğunu geçmektedir olması malzemesi, oda sıcaklığında olduğu anlamına gelir. Bu Raman sinyal yoğunluğu sıcaklığa bağlıdır çünkü spektrumları izotermal şartlarda kazanılmış olması önemlidir. Aygıt birleştirilmiş ettikten sonra, bir kimyasal reaksiyon izleme şeklini göstermektedir, salisilaldehit ve etil asetoasetat 3-acetylcoumarin piperidin-katalize sentezi bir örnek olarak kullanılır. Akış, bir oranları reaksiyonu aralığında yapılabilird sıcaklıklar, in-situ izleme aracı basit ve kolay bir şekilde koşulları optimize etmek için kullanılır.
Introduction
Sürekli akış işleme kullanarak, kimyagerler onlar güvenli, etkili, ve kolaylıkla 1,2 ile kimyasal reaksiyonlar bir dizi gerçekleştirebilirsiniz bulgu vardır. Sonuç olarak, akış kimya ekipman akademik kurumlarda endüstriyel ortamlarda hem tepkileri yanı sıra araştırma laboratuarları çalıştırmak için ayrılmaz bir araç haline gelmektedir. Sentetik Kimya dönüşümler çok çeşitli akış reaktörleri 3,4 gerçekleştirilmiştir. Select durumlarda, toplu işe yaramazsa reaksiyonlar sürekli akış koşulları altında 5 sorunsuz devam ettiği gösterilmiştir. Reaksiyon optimizasyon ve kalite kontrol hem de, in-line reaksiyonu akış işleme ile izleme katılması önemli avantajlar sunmaktadır. In-line izleme gerçek örnek koşullarına gerçek zamanlı tepki ile sürekli analiz sağlar. Bu, daha hızlı ve karşılaştırılabilir off-line tekniklerine göre, bazı durumlarda, daha güvenli. In-line analiz bir dizi teknik f ile ara-yüz edilmişDüşük reaktörler 7. Örnekler enfraruj dahil 8,9, UV-görünür NMR 12,13, Raman spektroskopisi 14,15 ve kütle spektrometresi 16,17, 10,11.
Araştırma grubumuz bilimsel mikrodalga birimine 18 ile Raman spektrometresi arabirim etti. Bunu kullanarak, reaksiyonların bir dizi hem nitel ve nicel 19 20 açısından izlenmektedir. Bu başarısı üzerine inşa, biz son zamanlarda bizim sürekli akış birimleri biri ile Raman spektrometresi arabirim ve anahtar ilaç gibi-ilgili organik dönüşümler bir dizi sıralı reaksiyon izlenmesi için istihdam var. 21 de izlemek mümkün olan her durumda, reaksiyonları ve aynı zamanda bir örnekte, bir kalibrasyon eğrisi ile, Raman tayf verileri elde edilen ürün dönüştürme saptayabilecektir. İşte biz aparatı kurmak ve tepkileri izlemek için nasıl kullanılacağını açıklar. Bu 3-ac piperidin-katalize sentezi ileetylcoumarin (1) burada, model reaksiyon etil asetoasetat (Şekil 1) salisilaldehit.
Şekil 1. Tabanı (1). 3-acetylcoumarin vermek üzere salisilaldehid ve etil asetoasetatın arasındaki yoğunlaşma reaksiyonu katalize bu rakamın büyük halini görmek için lütfen buraya tıklayınız.
Protocol
Representative Results
Discussion
Raman spektrometresi akış birimi ile arabirim edilebileceği hızı, reaksiyon takibinde değerli Programa doğrudan sokulan bu akla getirmektedir. Reaksiyon değişkenlerinin bir dizi kullanıcı hızlı çevrimdışı yöntemlerle olduğundan daha optimum reaksiyon koşullarında varmak için izin veren bir hızlandırılmış bir şekilde incelenebilir. Burada tarif edilen tekniklerin uygulanması, uygun bir grup bulunabilir varsayarak, yan ürünlerin oluşumunun izlenmesine olanak sağlar. Koşullar, safsızlık …
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Financial support provided by National Science Foundation (CAREER award CHE-0847262. We thank Vapourtec Ltd and Enwave Optronics for equipment support, and Daniel Daleb of the University of Connecticut for his assistance in construction of the flow cell apparatus.
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 |
References
- Wiles, C., Watts, P. . Micro Reaction Technology in Organic Synthesis. , (2011).
- van den Broek, S. A. M. W., et al. Continuous Flow Production of Thermally Unstable Intermediates in a Microreactor with Inline IR-Analysis: Controlled Vilsmeier–Haack Formylation of Electron-Rich Arenes. Org. Process Res. Dev. 16 (5), 934-938 (2012).
- Baxendale, I. R. The integration of flow reactors into synthetic organic chemistry. J. Chem. Technol. Biotechnol. 88 (4), 519-552 (2013).
- Malet-Sanz, L., Susanne, F. Continuous Flow Synthesis. A Pharma Perspective J. Med. Chem. 55 (9), 4062-4098 (2012).
- Hartwig, J., Metternich, J. B., Nikzad, N., Kirschning, A., Ley, S. V. Continuous flow chemistry: a discovery tool for new chemical reactivity patterns. Org. Biomol. Chem. 12 (22), 3611-3615 (2014).
- De Beer, T., et al. Near infrared and Raman spectroscopy for the in-process monitoring of pharmaceutical production processes. Int. J. Pharm. 417, 32-47 (2001).
- McMullen, J. P., Jensen, K. F. Integrated microreactors for reaction automation: New approaches to reaction development. Annu. Rev. Anal. Chem. 3, 19-42 (2010).
- Moore, J. S., Jensen, K. F. Automated multitrajectory method for reaction optimization in a microfluidic system using online IR analysis. Org. Process Res. Dev. 16 (8), 1409-1415 (2012).
- Carter, C. F., et al. ReactIR Flow Cell: A New Analytical Tool for Continuous Flow Chemical Processing. Org. Process Res. Dev. 14 (2), 393-404 (2010).
- Ferstl, W., et al. Inline Analysis in Microreaction Technology: A Suitable Tool for Process Screening and Optimization. Chem. Eng. Technol. 30 (3), 370-378 (2007).
- Benito-Lopez, F., et al. Optical fiber-based on-line UV/Vis spectroscopic monitoring of chemical reaction kinetics under high pressure in a capillary microreactor. Chem. Commun. (22), 2857-2859 (2005).
- Gökay, O., Albert, K. From single to multiple microcoil flow probe NMR and related capillary techniques: a review. Anal. Bioanal. Chem. 402 (2), 647-669 (2012).
- Jones, C. J., Larive, C. K. Could smaller really be better? Current and future trends in high-resolution microcoil NMR spectroscopy. Anal. Bioanal. Chem. 402 (1), 61-68 (2012).
- Mozharov, S., et al. Improved Method for Kinetic Studies in Microreactors Using Flow Manipulation and Noninvasive Raman Spectrometry. J. Am. Chem. Soc. 133 (10), 3601-3608 (2011).
- Chaplain, G., Haswell, S. J., Fletcher, P. D. I., Kelly, S. M., Mansfield, A. Development and evaluation of a Raman flow cell for monitoring continuous flow reactions. Aust. J. Chem. 66 (2), 208-212 (2013).
- Browne, D. L., et al. Continuous flow reaction monitoring using an on-line miniature mass spectrometer. Rapid Comm. Mass. Spectrosc. 26 (17), (1999).
- Koster, S., Verpoorte, E. A decade of microfluidic analysis coupled with electrospray mass spectrometry: An overview. Lab Chip. 7 (11), 1394-1412 (2007).
- Leadbeater, N. E., Schmink, J. R., Hamlin, T. A., de la Hoz, A., Loupy, A. Tools for Monitoring Reactions Performed Using Microwave Heating. Microwaves in Organic Synthesis. 1, 327-376 (2012).
- Leadbeater, N. E., Schmink, J. R. Use of Raman spectroscopy as a tool for in situ. monitoring of microwave-promoted reactions. Nature Protoc. 3 (1), 1-7 (2008).
- Schmink, J. R., Holcomb, J. L., Leadbeater, N. E. Use of Raman spectroscopy as an In Situ. Tool to Obtain Kinetic Data for Organic Transformations. Chem. Eur. J. 14 (32), 9943-9950 (2008).
- Hamlin, T. A., Leadbeater, N. E. Raman spectroscopy as a tool for monitoring mesoscale continuous-flow organic synthesis: Equipment interface and assessment in four medicinally-relevant reactions. Beilstein J. Org. Chem. 9, 1843-1852 (2013).
- Kelly, C. B., Lee, C., Leadbeater, N. E. An approach for continuous-flow processing of reactions that involve the in situ. formation of organic products. Tetrahedron Lett. 52 (2), 263-265 (2011).
- Wren, S. N., Donaldson, D. J. Glancing-angle Raman spectroscopic probe for reaction kinetics at water surfaces. Phys. Chem. Chem. Phys. 12, 2648-2654 (2010).
- Leadbeater, N. E., Smith, R. J. Real-Time Monitoring of Microwave-Promoted Suzuki Coupling Reactions Using in Situ. Raman Spectroscopy. Org. Lett. 8 (20), 4589-4591 (2006).
