Tidstro overvågning muliggør hurtig optimering af reaktioner udført med kontinuerlig strømning behandling. Her fremstilling af 3-acetylcoumarin anvendes som et eksempel. Apparatet til at udføre in-situ Raman overvågning beskrives, ligesom de trin, der kræves for at optimere reaktionen.
Ved at bruge inline overvågning, er det muligt at optimere reaktioner udført med kontinuerlig strømning forarbejdning i en enkel og hurtig måde. Det er også muligt at sikre en ensartet produktkvalitet over tid ved hjælp af denne teknik. Vi viser her hvordan interface en kommercielt tilgængelig flow enhed med en Raman-spektrometer. Raman flow Cellen anbringes efter modtryksregulator, hvilket betyder, at den kan betjenes ved atmosfærisk tryk. Desuden kan den omstændighed, at strømmen af produkt passerer gennem en slangelængde før indtastning strømningscellen betyder, at materialet er ved stuetemperatur. Det er vigtigt, at spektrene er erhvervet under isotermiske betingelser, da Raman signalintensitet er temperaturafhængig. Efter at have samlet apparatet, så viser vi, hvordan at overvåge en kemisk reaktion, idet piperidin-katalyserede syntese af 3-acetylcoumarin fra salicylaldehyd og ethylacetoacetat brugt som et eksempel. Reaktionen kan udføres over et område af strømningshastigheder end temperaturer, in-situ overvågning værktøj, der bruges til at optimere betingelserne enkelt og nemt.
Ved at bruge kontinuerlig flow behandling, er kemikere konstateringen af, at de kan udføre en række kemiske reaktioner sikkert, effektivt og med lethed 1,2. Som følge heraf er flow kemi udstyr blive en integreret værktøj til at køre reaktioner både i industrielle indstillinger samt forskningslaboratorier i akademiske institutioner. En lang række syntetiske kemi transformationer er blevet udført i flow reaktorer 3,4. I udvalgte tilfælde har reaktioner, der ikke fungerer i batch vist sig at forløbe glat under kontinuerlig strømning 5. For både reaktionen optimering og kvalitetskontrol, inkorporering af in-line reaktionen overvågning med flow forarbejdning giver betydelige fordele. In-line overvågning giver kontinuerlig analyse med real-time reaktion på faktiske prøve forhold. Det er hurtigere og, i nogle tilfælde, mere pålidelig end sammenlignelige off-line teknikker. En række in-line analyseteknikker er blevet sammenkoblet med flave reaktorer 7. Eksempler omfatter infrarød 8,9, UV-synlige 10,11, NMR 12,13, Raman spektroskopi 14,15, og massespektrometri 16,17.
Vores forskergruppe har grænseflader en Raman spektrometer med en videnskabelig mikrobølgeenhed 18. Ved hjælp af denne, har en række reaktioner blevet overvåget fra både et kvalitativt 19 og kvantitativ 20 synspunkt. Med udgangspunkt i denne succes, har vi for nylig grænseflader vores Raman spektrometer med en af vores kontinuerlig gennemstrømning enheder og ansat den til in-line reaktion overvågning af en række centrale medicinsk relevante organiske transformationer. 21 I hvert tilfælde var det muligt at overvåge reaktioner og også i et eksempel ved hjælp af en kalibreringskurve, kunne vi bestemme produktets konvertering fra Raman spektrale data. I Her beskriver vi, hvordan du opsætter apparatet og bruge det til at overvåge reaktioner. Vi bruger piperidin-katalyserede syntese af 3-acetylcoumarin (1) fra salicylaldehyd med ethylacetoacetat (figur 1) som model reaktionen her.
Figur 1. Base katalyseret kondensationsreaktion mellem salicylaldehyd og ethylacetoacetat at give 3 acetylcoumarin (1). Klik her for at se en større version af dette tal.
Den lethed, hvor Raman spektrometer kan være forbundet med luftmængdeenheden gør denne inline teknik værdifulde til omsætning overvågning. En række reaktionsbetingelser variabler kan probes i en fremskyndet måde, så brugeren kan nå frem til optimerede reaktionsbetingelser hurtigere end ved brug offline metoder. Anvendelse af teknikkerne beskrevet heri, også er muligt at overvåge dannelsen af biprodukter, under forudsætning af en passende bånd kan findes. Betingelser kan screenes og udvælges, som gø…
The authors have nothing to disclose.
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.
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 |