Realtidsövervakning medger snabb optimering av reaktioner utförda med användning av kontinuerligt flöde bearbetning. Här framställning av 3-acetylkoumarin används som ett exempel. Apparaten för att utföra in situ Raman övervakning beskrivs, liksom de åtgärder som krävs för att optimera reaktionen.
Genom att använda inline övervakning är det möjligt att optimera reaktioner utförda med användning av kontinuerligt flöde bearbetning på ett enkelt och snabbt sätt. Det är också möjligt att säkerställa en konsekvent produktkvalitet över tiden med användning av denna teknik. Vi visar här hur gränssnittet en kommersiellt tillgänglig flödesenhet med en Raman-spektrometer. Flödescellen Raman placeras efter mottrycksregulatorn, vilket innebär att den kan drivas vid atmosfärstryck. Dessutom det faktum att produktströmmen passerar genom en rörlängd innan flödescellen innebär att materialet är vid RT. Det är viktigt att spektra förvärvas under isotermiska förhållanden eftersom Raman signalstyrkan är temperaturberoende. Efter att ha monterat apparaten, då visar vi hur man kan övervaka en kemisk reaktion, varvid piperidin-katalyserade syntesen av 3-acetylkoumarin från salicylaldehyd och etylacetoacetat används som ett exempel. Reaktionen kan utföras över ett område av flödeshastigheter ettd temperaturer, in situ övervakningsverktyg som används för att optimera betingelserna snabbt och enkelt.
Genom att använda kontinuerligt flöde bearbetning, är kemister finna att de kan utföra en rad kemiska reaktioner säkert, effektivt och med lätthet 1,2. Som ett resultat av detta flöde kemi utrustning blir en integrerad verktyg för att köra reaktioner både i industriella miljöer samt forskningslaboratorier i akademiska institutioner. En stor mängd olika syntetiska kemitransformationer har utförts i flödesreaktorer 3,4. I utvalda fall, har reaktioner som inte fungerar i batch visat sig gå smidigt under ständig-flöde 5. För både reaktionsoptimering och kvalitetskontroll, införlivande av in-line reaktion övervakning med flödesbehandling ger betydande fördelar. In-line-övervakning ger kontinuerlig analys i realtid svar på verkliga provförhållanden. Detta är snabbare och, i vissa fall, mer tillförlitlig än jämförbara off-line-tekniker. Ett antal in-line analytiska tekniker har gränssnitt med flåga reaktorer 7. Exempel innefattar infraröda 8,9, UV-synligt 10,11, NMR 12,13, Raman-spektroskopi 14,15, och masspektrometri 16,17.
Vår forskargrupp har gränssnitt en Raman-spektrometer med en vetenskaplig mikrovågsenhet 18. Med hjälp av detta har en rad reaktioner övervakas från både en kvalitativ 19 och kvantitativ 20 synpunkt. Att bygga på denna framgång, har vi nyligen gränssnitt vår Raman spektrometer med en av våra kontinuerliga flödesenheter och sysselsatte den för in-line reaktions övervakning av ett antal nyckel medicinskt relevanta organiska transformationer. 21 I varje fall var det möjligt att övervaka reaktioner och även i ett exempel, med hjälp av en kalibreringskurva, kunde vi bestämma produkt konvertering från Raman spektraldata. I Här beskriver vi hur du ställer in apparaten och använda den för att övervaka reaktioner. Vi använder piperidin-katalyserad syntes av 3-acetylcoumarin (1) från salicylaldehyd med etylacetoacetat (Figur 1) som modell reaktionen här.
Figur 1. baskatalyserad kondensationsreaktion mellan salicylaldehyd och etylacetoacetat för att ge 3-acetylkoumarin (1). Klicka här för att se en större version av denna siffra.
Den lätthet med vilken Raman spektrometer kan anslutas med flödesenheten gör denna inline teknik värdefullt för reaktionsövervakning. Ett antal reaktionsvariabler kan sonderas på ett påskyndat sätt, så att användaren kan komma fram till optimala reaktionsbetingelser snabbare än vid användning av offline metoder. Tillämpning av de tekniker som beskrivs häri medger även övervakning av bildandet av sidoprodukter, under antagande av en lämplig band kan hittas. Villkor kan screenas och selekteras, som till?…
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 |