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Chemistry

सतत प्रवाह रसायन: पी-Nitrobenzoic एसिड के साथ Diphenyldiazomethane की प्रतिक्रिया

Published: November 15, 2017 doi: 10.3791/56608
Automatic Translation
1, 2, 1, 1, 1
1School of Chemistry & Biochemistry, Georgia Institute of Technology, 2School of Chemical & Biomolecular Engineering, Georgia Institute of Technology

Summary

फ्लो रसायन विज्ञान बेहतर मिश्रण, गर्मी हस्तांतरण और लागत लाभ का लाभ द्वारा पर्यावरण और आर्थिक लाभ वहन करती है । इस के साथ साथ, हम एक खाका प्रदान करने के लिए बैच से रासायनिक प्रक्रियाओं स्थानांतरण मोड प्रवाह । diphenyldiazomethane की प्रतिक्रिया (डीडीएम) के साथ p-nitrobenzoic एसिड, बैच और प्रवाह में आयोजित किया, अवधारणा के सबूत के लिए चुना गया था ।

Abstract

सतत प्रवाह प्रौद्योगिकी अपने पर्यावरण और आर्थिक लाभ के लिए वाद्य के रूप में पहचान की गई है बेहतर मिश्रण, गर्मी हस्तांतरण और लागत बचत का लाभ "बाहर स्केलिंग" रणनीति के रूप में पारंपरिक "ऊपर स्केलिंग" के माध्यम से । साथ ही, हम बैच और प्रवाह मोड दोनों में p-nitrobenzoic एसिड के साथ diphenyldiazomethane की प्रतिक्रिया की रिपोर्ट करते हैं । को प्रभावी ढंग से प्रवाह मोड में बैच से प्रतिक्रिया हस्तांतरण, यह पहले बैच में प्रतिक्रिया आचरण आवश्यक है । एक परिणाम के रूप में, diphenyldiazomethane की प्रतिक्रिया पहले बैच में तापमान के एक समारोह के रूप में अध्ययन किया गया था, प्रतिक्रिया समय, और एकाग्रता काइनेटिक जानकारी और प्रक्रिया मापदंडों को प्राप्त करने के लिए. ग्लास फ्लो रिएक्टर सेट अप वर्णित है और "मिश्रण" और "रैखिक" microstructures के साथ प्रतिक्रिया मॉड्यूल के दो प्रकार को जोड़ती है । अंत में, पी-nitrobenzoic एसिड के साथ diphenyldiazomethane की प्रतिक्रिया diphenyldiazomethane के 11 मिनट में ९५% रूपांतरण के साथ, प्रवाह रिएक्टर में सफलतापूर्वक आयोजित किया गया था । अवधारणा की प्रतिक्रिया का यह सबूत वैज्ञानिकों के लिए अंतर्दृष्टि प्रदान करने के लिए प्रवाह है प्रौद्योगिकी प्रतिस्पर्धा, स्थिरता पर विचार करना है, और उनके अनुसंधान में बहुमुखी प्रतिभा ।

Introduction

ग्रीन केमिस्ट्री और इंजीनियरिंग उद्योग1,2,3,4के भविष्य की दिशा के लिए एक संस्कृति परिवर्तन पैदा कर रहे हैं । सतत प्रवाह प्रौद्योगिकी अपने पर्यावरण और आर्थिक लाभ बेहतर मिश्रण, गर्मी हस्तांतरण लाभ के लिए वाद्य के रूप में पहचान की गई है, और लागत बचत "बाहर स्केलिंग" रणनीति के रूप में पारंपरिक "ऊपर स्केलिंग" के माध्यम से5 , ६ , 7 , 8 , 9 , 10.

हालांकि उद्योग दवा उद्योग की तरह उच्च मूल्य उत्पादों का उत्पादन लंबे समय इष्ट बैच प्रसंस्करण है, प्रवाह प्रौद्योगिकी के लाभ के बढ़ते आर्थिक प्रतिस्पर्धा और वाणिज्यिक उत्पादन लाभ के कारण आकर्षक हो गए हैं 11. उदाहरण के लिए, जब बैच प्रक्रियाओं स्केलिंग , पायलट स्केल इकाइयों का निर्माण किया जाना चाहिए और सही गर्मी और बड़े पैमाने पर स्थानांतरण तंत्र का पता लगाने के लिए संचालित । यह शायद ही टिकाऊ और उत्पाद के विपणन पेटेंट जीवन से काफी हद तक घटा है । इसके विपरीत, सतत प्रवाह प्रसंस्करण के लाभ के लिए अनुमति देता है बाहर स्केल, पायलट-संयंत्र चरण और उत्पादन पैमाने के साथ जुड़े इंजीनियरिंग को नष्ट करने-एक महत्वपूर्ण वित्तीय प्रोत्साहन । आर्थिक प्रभाव से परे, सतत प्रौद्योगिकी भी परमाणु और ऊर्जा कुशल प्रक्रियाओं को सक्षम बनाता है । उदाहरण के लिए, बढ़ाया मिश्रण biphasic प्रणालियों के लिए बड़े पैमाने पर स्थानांतरण में सुधार, पैदावार में सुधार के लिए अग्रणी, उत्प्रेरक वसूली रणनीतियों, और बाद रिसाइकिलिंग योजनाओं । इसके अतिरिक्त, प्रतिक्रिया तापमान सही प्रबंधन करने की क्षमता प्रतिक्रिया कैनेटीक्स और उत्पाद वितरण12के सटीक नियंत्रण की ओर जाता है । संवर्धित प्रक्रिया नियंत्रण, उत्पाद की गुणवत्ता (उत्पाद selectivity) और reproducibility पर्यावरण और वित्तीय दृष्टिकोण से दोनों प्रभावित कर रहे हैं ।

प्रवाह रिएक्टरों आकार और डिजाइन की एक विस्तृत विविधता के साथ व्यावसायिक रूप से उपलब्ध हैं । इसके अलावा, रिएक्टरों के अनुकूलन प्रक्रिया जरूरतों को पूरा करने के लिए आसानी से प्राप्त किया जा सकता है । इस के साथ साथ, हम एक गिलास सतत प्रवाह रिएक्टर में किए गए प्रयोगों की रिपोर्ट (चित्रा 1). microstructures की विधानसभा (१६१ मिमी x १३१ मिमी x 8 मिमी) कांच से बना है रसायनों और सॉल्वैंट्स की एक विस्तृत श्रृंखला के साथ संगत है और तापमान (-25-200 डिग्री सेल्सियस) और दबाव (अप करने के लिए 18 बार) की एक विस्तृत श्रृंखला पर जंग प्रतिरोधी है । microstructures और उनकी व्यवस्था बहु इंजेक्शन, उच्च प्रदर्शन मिश्रण, लचीला निवास समय, और सटीक गर्मी हस्तांतरण के लिए डिजाइन किए गए थे । microstructures के सभी प्रतिक्रिया परत के दोनों ओर गर्मी विनिमय के लिए दो द्रवित परतों (-25-200 ° c, अप करने के लिए 3 बार) के साथ सुसज्जित हैं । हीट ट्रांसफर दर गर्मी हस्तांतरण सतह क्षेत्र के लिए आनुपातिक और व्युत्क्रम इसकी मात्रा के लिए आनुपातिक हैं । इस प्रकार, इन microstructures बेहतर गर्मी हस्तांतरण के लिए एक इष्टतम सतह से मात्रा अनुपात की सुविधा । microstructures (यानी मॉड्यूल) के दो प्रकार के होते हैं: "मिश्रण" मॉड्यूल और "रैखिक" मॉड्यूल (चित्रा 2). दिल के आकार का "मिश्रण" मॉड्यूल अशांति पैदा करने और मिश्रण को अधिकतम करने के लिए डिज़ाइन कर रहे हैं । इसके विपरीत, रैखिक मॉड्यूल अतिरिक्त निवास समय प्रदान करते हैं ।

अवधारणा के सबूत के रूप में, हम carboxylic एसिड13,14,15,16,17के साथ diphenyldiazomethane की अच्छी तरह से वर्णित प्रतिक्रिया का चयन किया । प्रतिक्रिया योजना चित्रा 3में दिखाया गया है । carboxylic अम्ल से diphenyldiazomethane तक प्रोटॉन का आरंभिक अंतरण धीमी गति से होता है और दर-निर्धारण चरण होता है. दूसरा कदम तेजी से है और प्रतिक्रिया उत्पाद और नाइट्रोजन पैदावार । प्रतिक्रिया शुरू में कार्बनिक विलायक (aprotic और protic) में कार्बनिक carboxylic एसिड के सापेक्ष अंलता की तुलना में जांच की थी । प्रतिक्रिया carboxylic एसिड में diphenyldiazomethane और प्रथम क्रम में पहली आदेश है ।

प्रयोग, प्रतिक्रिया carboxylic एसिड की बड़ी अतिरिक्त की उपस्थिति में आयोजित किया गया था (10 दाढ़ समकक्ष). एक परिणाम के रूप में, दर diphenyldiazomethane के संबंध में छद्म पहले आदेश था । दूसरे क्रम की दर लगातार तो carboxylic एसिड की प्रारंभिक एकाग्रता द्वारा प्रयोग प्राप्त छद्म पहले आदेश दर लगातार विभाजित करके प्राप्त किया जा सकता है । शुरू में, बेंजोइक एसिड के साथ diphenyldiazomethane की प्रतिक्रिया (pKa = ४.२) की जांच की गई । बैच में, प्रतिक्रिया के लिए अपेक्षाकृत धीमी दिखाई, ९६ मिनट में ९०% रूपांतरण के बारे में पहुंच गया । के रूप में प्रतिक्रिया की दर सीधे carboxylic एसिड की अंलता के लिए आनुपातिक है, हम एक प्रतिक्रिया साथी के रूप में चुना अधिक अंलीय carboxylic एसिड, p-nitrobenzoic एसिड (pKa = ३.४) प्रतिक्रिया समय छोटा करने के लिए । निर्जल इथेनॉल में diphenyldiazomethane के साथ पी-nitrobenzoic एसिड की प्रतिक्रिया इस प्रकार है बैच और प्रवाह (चित्रा 4) में जांच की थी । परिणाम निम्न अनुभाग में विवरण में दिए गए हैं ।

जब इथेनॉल में प्रतिक्रिया की जाती है, तो तीन उत्पादों का गठन किया जा सकता है: (i) benzhydryl-4-nitrobenzoate, जो diphenylmethane diazonium मध्यवर्ती के साथ p-nitrobenzoic एसिड की प्रतिक्रिया से परिणाम है; (ii) benzhydryl एथिल ईथर है कि विलायक, इथेनॉल, diphenylmethane diazonium के साथ की प्रतिक्रिया से प्राप्त की है; और (iii) नाइट्रोजन । उत्पाद वितरण का अध्ययन नहीं किया गया क्योंकि यह साहित्य में अच्छी तरह से प्रलेखित है; बल्कि हम सतत प्रवाह13,14,15के लिए बैच प्रतिक्रिया के प्रौद्योगिकी हस्तांतरण के लिए हमारा ध्यान केंद्रित । प्रयोग के तौर पर diphenyldiazomethane के गायब होने पर नजर रखी गई । प्रतिक्रिया एक ज्वलंत रंग परिवर्तन है, जो नेत्रहीन यूवी विज़ स्पेक्ट्रोस्कोपी द्वारा मनाया जा सकता है के साथ आय । इस तथ्य से यह परिणाम है कि diphenyldiazomethane एक मजबूत बैंगनी यौगिक है जबकि प्रतिक्रिया से अंय सभी उत्पादों बेरंग हैं । इसलिए, प्रतिक्रिया नेत्रहीन एक गुणात्मक आधार पर निगरानी की जा सकती है और मात्रात्मक यूवी स्पेक्ट्रोस्कोपी द्वारा पीछा किया (५२५ एनएम पर diphenyl diazomethane अवशोषण के गायब अर्थात्) । इस के साथ साथ, हम पहली बार के एक समारोह के रूप में बैच में इथेनॉल में diphenyldiazomethane और पी-nitrobenzoic एसिड की प्रतिक्रिया की रिपोर्ट । दूसरे, प्रतिक्रिया सफलतापूर्वक हस्तांतरित और ग्लास प्रवाह रिएक्टर में किया गया था । प्रतिक्रिया की प्रगति यूवी-स्पेक्ट्रोस्कोपी (बैच और प्रवाह मोड में) का उपयोग कर diphenyldiazomethane के लापता होने की निगरानी द्वारा पता लगाया गया था ।

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Protocol

< p class = "jove_content" > स्वास्थ्य चेतावनियां और रिएजेंट के विनिर्देशन
Benzophenone Hydrazone: पाचन तंत्र की जलन पैदा हो सकती है । इस पदार्थ के विषाक्तता गुणों की पूरी जांच नहीं की गई है । श्वसन तंत्र जलन पैदा कर सकता है । इस पदार्थ के विषाक्तता गुणों की पूरी जांच नहीं की गई है । त्वचा की जलन और आंखों की जलन का कारण हो सकता है < सुप class = "xref" > 18 .

< p class = "jove_content" > आपन मैंगनीज ऑक्साइड (MnO 2 ): (Health MSDS रेटिंग of 2) त्वचा के संपर्क, आंख से संपर्क, घूस, और साँस लेना के मामले में खतरनाक < सुप वर्ग = "xref" > १९ .

< p class = "jove_content" > Dibasic पोटेशियम फॉस्फेट (KH 2 PO 4 ): (हैल्थ MSDS रेटिंग 2) त्वचा के संपर्क, आंख से संपर्क, घूस, और साँस लेना के मामले में खतरनाक < सुप क्लास = "xref" > 20 .

< p class = "jove_content" > Dichloromethane: (हेल्थ MSDS रेटिंग ऑफ 2, फायर रेटिंग ऑफ 1) नेत्र संपर्क (अड़चन) के मामले में बहुत खतरनाक, घूस की, साँस लेना की. त्वचा संपर्क (अड़चन, permeator) के मामले में खतरनाक । आंख की सूजन लालिमा, पानी, और खुजली की विशेषता है < सुप क्लास = "xref" > 21 .

< p class = "jove_title" > 1. Diphenyldiazomethane का संश्लेषण (डीडीएम):

  1. डीडीएम के संश्लेषण की शुरुआत से पहले, सुनिश्चित करें कि उचित संश्लेषण आयोजित किया जा सकता है सुनिश्चित करने के लिए आवश्यक सभी आवश्यक सामग्री के साथ ही उपस्थित हैं ।
  2. Add 10 g (. ७२ समतुल्य) के निर्जल KH 2 पो 4 और 31 जी के आपन मैंगनीज डाइऑक्साइड, MnO 2 (३.५ समकक्ष) को २५० मिलीलीटर 3-गर्दन गोल नीचे कुप्पी (1), और एक चुंबकीय उभारर.
  3. एक अलग १००-एमएल 2-गर्दन गोल नीचे कुप्पी (2), एक चुंबकीय सरगर्मी, और कमरे के तापमान पर स्टोर में benzophenone hydrazone के 20 ग्राम जोड़ें ।
  4. dichloromethane (डीसीएम) के ६७ मिलीलीटर जोड़ें और डाट, थर्मामीटर, और thermocouple के साथ दोनों कुप्पी (1 और 2) लैस ।
    5. 15 मिनट के लिए निष्क्रिय गैस के साथ दोनों कुप्पी को मिटाने के बाद
  5. , KH 2 PO 4 और MnO 2 समाधान (कुप्पी 1) के लिए एक आइस बाथ लागू करें । सुनिश्चित करें कि समाधान का तापमान 0 & #176 पर स्थिर रहता है; C के लिए ंयूनतम 30 min.
  6. लगातार तापमान पढ़ने के 30 मिनट के बाद, benzophenone hydrazone (कुप्पी 2) युक्त कुप्पी में KH 2 पीओ 4 और MnO 2 (कुप्पी 1) का स्थानांतरण । पूरा पहुंचने के लिए 24 घंटे के लिए प्रतिक्रिया ले ।
< p class = "jove_title" > 2. डीडीएम का शुद्धिकरण:

  1. 24 घंटे के बाद, प्रतिक्रिया मिश्रण करने के लिए पेंटेन के १२० मिलीलीटर जोड़ें (एक गहरी, लाल बैंगनी समाधान).
  2. तटस्थ सिलिका जेल (५०-२०० & #181; m) के माध्यम से समाधान तेजी से फ़िल्टर । यह महत्वपूर्ण है कि सिलिका के साथ उत्पाद के संपर्क समय 5 मिनट से अधिक नहीं है । डीडीएम एसिड संवेदनशील है; महत्वपूर्ण अपघटन अब संपर्क समय के साथ हो जाएगा < सुप वर्ग = "xref" > २२ .
    1. एक वैक्यूम निस्पंदन सिस्टम या एक धुएं हूड वैक्यूम प्रणाली से जुड़ी एक मध्यम porosity sintered ग्लास कीप के साथ निस्पंदन बाहर ले ।
  3. छानने का हस्तांतरण और vacuo में एक रोटरी वाष्पक के साथ विलायक हटाने । परिणामस्वरूप क्रूड उत्पाद एक गहरे बैंगनी तेल है ।
    1. लपेट एल्यूमीनियम पन्नी कुप्पी के चारों ओर दूर डीडीएम से प्रकाश रखने के लिए । डीडीएम हल्का संवेदनशील है ।
  4. एल्यूमीनियम पंनी के साथ कुप्पी को कवर करने के बाद, फ्रीजर में शुद्ध डीडीएम की दुकान, सील और निष्क्रिय गैस के एक वातावरण के तहत.
    5. क्रिस्टलीकरण के लिए
  5. मॉनीटर होते हैं, जो आमतौर पर 2-3 दिन लगते हैं । फ्रीजर से कुप्पी निकालें और यह कमरे के तापमान तक पहुँचने के लिए अनुमति देते हैं । एक और शुद्धीकरण कदम आवश्यक है । कुप्पी, फिल्टर करने के लिए २०० प्रूफ एथिल शराब जोड़ें और फिर शेष विलायक हटाने के लिए एक रोटरी वाष्पक का उपयोग करें । इस बिंदु पर, अधिकांश दोष शेष हटा दिया जाना चाहिए ।
    1. यूवी स्पेक्ट्रोस्कोपी द्वारा डीडीएम के परिणामस्वरूप गहरी, लाल बैंगनी क्रिस्टल का विश्लेषण । प्रायोगिक दाढ़ अवशोषकता को मापा गया (& #949;) ९४.८, जो साहित्य मूल्यों का मिलान किया गया.
      चेतावनी: नीचे प्रासंगिक स्वास्थ्य चेतावनियां और रिएजेंट के विनिर्देशों के लिए डीडीएम के लिए प्रतिक्रिया प्रोटोकॉल बाहर ले जाने के उचित और सुरक्षित हैंडलिंग के लिए कर रहे हैं । जब इन पदार्थों से निपटने, हर समय और एक धुएं हुड के तहत काम की स्थिति पर उचित पीपीई सुनिश्चित करें ।

      डीडीएम: लंबे समय तक या दोहराया जोखिम कुछ संवेदनशील व्यक्तियों में एलर्जी का कारण हो सकता है < सुप वर्ग = "xref" > २३ .
      p -nitrobenzoic अम्ल: (MSDS 2 की स्वास्थ्य रेटिंग) सुनिश्चित करें कि रिएजेंट गर्मी से दूर रखा जाता है । प्रज्वलन के स्रोतों से दूर रखें । खाली कंटेनरों एक आग जोखिम मुद्रा; एक धुएं डाकू के तहत अवशेषों लुप्त हो जाना । जमीन सभी सामग्री युक्त उपकरण । यदि घूस गई, तो तुरंत चिकित्सकीय सलाह लें और कंटेनर या लेबल को दिखाएं । त्वचा और आंखों के साथ संपर्क से बचें < सुप वर्ग = "xref" > २४ .
      एथिल शराब, २०० सबूत: (MSDS स्वास्थ्य दर्ज़ा के 2, स्वास्थ्य दर्ज़ा के 3) त्वचा संपर्क, नेत्र संपर्क, और साँस लेना के मामले में खतरनाक । इथेनॉल तेजी से हवा से नमी को अवशोषित, और ऑक्सीकरण के साथ जोरदार प्रतिक्रिया कर सकते हैं < सुप वर्ग = "xref" > २५ .
      टोल्यूनि: (2 के MSDS स्वास्थ्य दर्ज़ा, 3 के स्वास्थ्य दर्ज़ा) त्वचा संपर्क (अड़चन), आंख संपर्क (अड़चन), घूस की, और साँस लेना के मामले में खतरनाक । त्वचा संपर्क (permeator) के मामले में थोड़ा खतरनाक । अति ज्वलनशील < सुप वर्ग = "xref" > 26 .
      o -xylene: (MSDS हेल्थ रेटिंग ऑफ़ 2, हेल्थ रेटिंग ऑफ़ 3) टेराटोजेनिक इफेक्ट विकसित करने की संभावना, पुरुषों में प्रजनन प्रणाली के लिए विकासात्मक विषाक्तता, और विषाक्त अगर गुर्दे, जिगर, ऊपरी श्वसन तंत्र, त्वचा, आंखें, और केंद्रीय करने के लिए घूस तंत्रिका तंत्र । त्वचा संपर्क से दूर रखें (अड़चन, permeator), आँख संपर्क (अड़चन), या & #160; घूस & #160; र साँस लेना < सुप class = "xref" > 27 .
< p class = "jove_title" > 3. सतत प्रवाह के लिए डीडीएम का समाधान तैयार करना:

  1. कुल्ला एक १०० मिलीलीटर इथेनॉल के साथ volumetric कुप्पी ।
  2. एक विश्लेषणात्मक संतुलन पर एक 6-घूंट की शीशी, और add. १९४२ g डीडीएम के घूंट शीशी में । सभी डीडीएम समाधान में चला जाता है जब तक कि 2 से 3 वेतन वृद्धि में शीशी को निर्जल इथेनॉल (5 मिलीलीटर) जोड़ें । एक पिपेट के साथ, 6-दरम शीशी में से समाधान को साफ १०० मिलीलीटर volumetric कुप्पी में अंतरण.
    1. ध्यान से meniscus के न्यूनतम बिंदु volumetric कुप्पी पर लाइन चिह्नित के साथ संरेखित जब तक इथेनॉल जोड़ें.
    2. टोल्यूनि की 1 मिलीलीटर, आंतरिक मानक, कुप्पी में जोड़ें । volumetric कुप्पी अब छाया हुआ और जमा हो सकता है जब तक दोनों डीडीएम समाधान और पी -nitrobenzoic एसिड समाधान सतत प्रवाह प्रतिक्रिया के लिए तैयार हैं ।
< p class = "jove_title" > 4. पी -nitrobenzoic एसिड के ०.१ मीटर स्टॉक सॉल्यूशन की तैयारी:

  1. कुल्ला २५० मिलीलीटर volumetric कुप्पी निर्जल इथेनॉल के साथ कई बार ।
  2. एक विश्लेषणात्मक संतुलन पर एक 6-घूंट शीशी धड़ा । घूंट की शीशी में पी -nitrobenzoic एसिड की ४.१७८० ग्राम जोड़ें । एसिड जोड़ने के बाद, जब तक सभी पी -nitrobenzoic एसिड समाधान में चला जाता है, शीशी को 2 से 3 वेतन वृद्धि में निर्जल इथेनॉल (5 मिलीलीटर) जोड़ें । एक पिपेट के साथ
    1. , 6-दरम शीशी में से घोल को साफ २५० मिलीलीटर volumetric कुप्पी में अंतरण.
    2. ध्यान से meniscus के ंयूनतम बिंदु volumetric कुप्पी की रेखा के साथ संरेखित जब तक इथेनॉल जोड़ें ।
    3. ओ के 1 मिलीलीटर-xylene, आंतरिक मानक, fl में जोड़ेंपूछने. volumetric कुप्पी अब छाया हुआ और आवश्यकतानुसार संग्रहित किया जा सकता है ।
< p class = "jove_title" > 5. सतत प्रवाह रिएक्टर की तैयारी:

  1. जांच करें कि transducer दोनों ISCOs के लिए पोर्टल एक में पंप नियंत्रक से जुड़ा है, और प्रत्येक बाहर निकलें ट्यूब के अंत में खाली करने के लिए रिएक्शन समाधान, अपशिष्ट, और विलायक इकट्ठा ।
    1. Set-up और check दोनों ISCO 1 ( p -nitrobenzoic acid) और ISCO 2 (डीडीएम), यथा < सबल वर्ग = "xfig" > चित्रा 9 .
    2. सेट-अपने स्वयं के नियंत्रक के साथ प्रत्येक ISCO पंप स्वतंत्र रूप से reagent धाराओं को नियंत्रित करने के लिए । यह प्रवाह दरों के लिए स्वतंत्र रूप से आवश्यक के रूप में समायोजित किया जा करने के लिए अनुमति देता है ।
  2. एक अलग चोंच में, इथेनॉल के ४०० मिलीलीटर जोड़ें । इस रिएक्टर को फ्लश करने के लिए उपयोग किया जाएगा ।
    1. बारी प्रवेश कूल्हे वाल्व काउंटर दक्षिणावर्त जब तक वाल्व पूरी तरह से खुला है (वाल्व ए और बी के रूप में चिह्नित, क्रमशः) । दबाएँ & #34; निरंतर प्रवाह & #34; पम्प कंट्रोलर पर, और उसके बाद & #34; A & #34;, जो कि प्रवेश का अर्थ है जो transducer को ISCO से जुड़ा हुआ है. यह क्रिया उपयोगकर्ता इच्छित प्रवाह दर दर्ज करने के लिए संकेत देता है ।
    2. enter a flowrate of & #34; ७० & #34;, व प्रेस & #34; लिहा & #34;. तैयार होने पर हिट & #34; रिफिल & #34; ७० एमएल/min.
      3. की दर से समाधान को आकर्षित करने के लिए सिस्टम को संचार करने के लिए
    3. प्रवेश ट्यूब के माध्यम से इथेनॉल विलायक ड्राइंग शुरू करते हैं । ध्यान दें कि अगर प्रवाह की दर में विलायक ड्राइंग है, ISCOs पर प्रवाह की दर-७०.००० मिलीलीटर/ कुप्पी में विलायक स्तर में कमी आना शुरू हो जाएगी ।
      & #8203; ध्यान दें: यह पूरी तरह से सामांय है अगर विलायक की मात्रा नियंत्रक पर दिखाया गया है कि मात्रा से मेल नहीं खाता । हवा आंशिक रूप से प्रणाली में तैयार की जाएगी के रूप में अच्छी तरह से ।
  3. जब दोनो ISCO 1 और ISCO 2 को पूरी तरह से भर दिया गया है और उसम पढ़ कर इस को इंगित करता है & #34; बेलन पूर्ण & #34; और & #34; रोकी & #34;, प्रवेश वाल्व एक और बी पूरी तरह से बंद वाल्व मोड़ द्वारा पूरी तरह से दक्षिणावर्त बारी ।
  4. आउटलेट वाल्व जो प्रवेश वाल्व, जो रिएक्टर के लिए अग्रणी वाल्व है, यह उल्टी मोड़ द्वारा इसी तरह से संचालित खुला । आउटलेट वाल्व फिल्टर के माध्यम से फ़ीड, एक तरह से वाल्व पिछले, और वहां से दबाव वाल्व को राहत देने और प्रवाह रिएक्टर में पिछले ।
  5. इस बिंदु पर, प्रवाह की दर बदलें । एक ही रन पर सिफारिश की अधिकतम कुल प्रवाह दर 30 मिलीलीटर से अधिक नहीं होना चाहिए/
    1. प्रत्येक ISCO अलग साफ, 30 मिलीलीटर की एक प्रवाह दर पर चल/
  6. प्रेस & #34; A & #34; पर ISCO जो वर्तमान में सिस्टम के माध्यम से इथेनॉल को चलाने के लिए स्थापित किया गया है । & #34 के वांछित प्रवाह दर में प्रवेश कर प्रवाह दर में परिवर्तन; 30 & #34;, & #34; म प्रवेश & #34;, व तत & #34; रन & #34;. यह 30 मिलीलीटर/min.
    की दर से चलाने के लिए सिस्टम के लिए संचार करता है & #8203; नोट: प्रवाह equilibrates के रूप में, विलायक प्रणाली के माध्यम से बहने शुरू होता है ।
    1. रिसाव या रुकावट के लिए रिएक्टर की निगरानी, और है कि पूरे रिएक्टर भर में बह विलायक है । एक बार दोनों ISCOs को 2-3 बार साफ किया जा चुका है, अब इस सिस्टम को प्रयोग के तौर पर चलाने की तैयारी है ।
< p class = "jove_title" > 6. .01 M डीडीएम ISCO 2 पम्प की स्थापना:

  1. में प्रवेश फ़ीड प्लेस १००-एमएल volumetric की कुप्पी के डीडीएम । प्रवेश वाल्व बी खोलें (2 फ़ीड < मजबूत वर्ग = "xfig" > चित्र 9 ).
  2. ७० मिलीलीटर की एक प्रवाह दर करने के लिए ISCO सेट/जब तक यह सब के सब ऊपर सिरिंज मार द्वारा लिया जाता है के लिए समाधान ड्राइंग शुरू & #34; रिफिल & #34;.
  3. ध्यान दें कि ISCO में समाधान की मात्रा और कुप्पी में समाधान की मूल मात्रा से थोड़ा अलग हो सकता है. ISCO पंप में हवा भी खींच ली है ।
    1. अगर बचे हुए डीडीएम है ISCO के बाद अधिकतम मात्रा पहुंच गया है समाधान के बाद, प्रेस & #34; भागो & #34; बाहर हवा कि प्रवेश से कुप्पी के साथ तैयार की थी धक्का । एक बार डीडीएम बाहर धक्का शुरू, मारो & #34; Stop & #34;, और उसके बाद & #34; रिफिल & #34; ISCO को फिर से भरना शुरू करने के लिए ।
    2. सभी डीडीएम ऊपर ले जाया गया है जब तक इन चरणों दोहरा रखें (यह पी -nitrobenzoic एसिड के रूप में अच्छी तरह से लागू किया जाएगा) ।
    3. पंप से डीडीएम के लगभग 1 मिलीलीटर प्रवाह । ISCO 2 पंप अब चलाने के लिए तैयार है । विलायक स्तर लाइन में है और निरंतर प्रवाह रिएक्टर के माध्यम से बहने शुरू करने के लिए तैयार है ।
  4. जब तक यह आगे नहीं दिया जा सकता है, और यह पूरी तरह से खुला है जब तक वाल्व काउंटर दक्षिणावर्त मोड़ द्वारा लगातार प्रवाह रिएक्टर में खिलाती है जो आउटलेट वाल्व खोलने के हिप वाल्व दक्षिणावर्त मोड़ द्वारा बंद प्रवेश वाल्व बी । यूवी विज़ विश्लेषण के लिए एक cuvette में डीडीएम और टोल्यूनि समाधान के 1 मिलीलीटर स्थानांतरण ।
  5. १.४२ मिलीलीटर के लिए प्रवाह की दर निर्धारित/ मत मारो & #34; रन & #34; जब तक p -nitrobenzoic अम्ल ISCO 1 ३.५८ मिलीलीटर की एक प्रवाह दर पर एक ही प्रोटोकॉल द्वारा स्थापित किया गया है और मिलकर में चलाने के लिए तैयार है.
< p class = "jove_title" > 7. .1 एम पी -nitrobenzoic एसिड ISCO 1 पंप की स्थापना:

  1. ISCO पी volumetric एसिड की २५० मिलीलीटर कुप्पी के साथ खिला ट्यूब के अंत में प्रवेश वाल्व एक खुला है, nitrobenzoic.
  2. एक बार फ़ीड ट्यूब volumetric कुप्पी में पूरी तरह से जलमग्न है, ७० मिलीलीटर की एक प्रवाह दर करने के लिए ISCO सेट/ फिर, अगर नियंत्रक पर प्रवाह की दर पढ़ता है देखने के लिए जांच करें ७०.०० एमएल/पर मार & #34; रिफिल & #34;.
  3. समाधान ड्राइंग शुरू जब तक यह सब के सभी सिरिंज में ले लिया है, एक ही ऊपर सूचीबद्ध तकनीक का उपयोग करने के लिए प्रणाली में समाधान के सभी मिल ।
  4. कूल्हे वाल्व दक्षिणावर्त मोड़ जब तक यह पूरी तरह बंद है द्वारा प्रवेश वाल्व बंद करो । यह पूरी तरह से खुला है जब तक वाल्व काउंटर दक्षिणावर्त मोड़ द्वारा लगातार प्रवाह रिएक्टर में खिलाती है जो आउटलेट वाल्व खोलें.
  5. ३.५८ मिलीलीटर के लिए प्रवाह की दर निर्धारित/ डीडीएम के १.४२ एमएल/मिन सहित कुल प्रवाह दर 10:1 पी -nitrobenzoic एसिड के डीडीएम के अनुपात के साथ लगभग 11 मिनट के रिएक्टर के भीतर कुल निवास समय के लिए ५.०० एमएल/मिनट होगा ।
< p class = "jove_title" > 8. p -nitrobenzoic एसिड और डीडीएम के 10:1 दाढ़ तुल्यता के साथ प्रवाह में प्रतिक्रिया का आयोजन:

  1. एक बार प्रत्येक पंप के साथ तैयार है एजेंट & #39; एस समाधान, वाल्व ठीक से समायोजित, और सही प्रवाह दरों में प्रवेश किया गया है, मारा & #34; रन & #34 दोनों पंपों पर; के बाद एक तरह से वाल्व दबाव equilibrated है, reagent & #39; s समाधान रिएक्टर मॉड्यूल में बहने शुरू हो जाएगा ।
    1. चाहिन्छ प्रवाह । डीडीएम & #39; एस फीड 1 मॉड्यूल में प्रवेश करती है, p -nitrobenzoic acid & #39; एस 2 मॉड्यूल में फ़ीड, और मिश्रण 3 मॉड्यूल में जगह ले लो । निवास का समय लगभग ११ मिनट है.
    2. मॉनिटर रंग परिवर्तन (प्रतिक्रिया प्रगति का संकेत) । 2 मॉड्यूल में रंग, मिश्रण करने से पहले, मजबूत गुलाबी है । रंग तीव्रता घटाता है, यह 3 मॉड्यूल में बेहोश हो जाता है गुलाबी, और 4 मॉड्यूल में पीला गुलाबी । इसके बाद मॉड्यूल बेरंग हो जाते हैं.
< p class = "jove_title" > 9. सतत प्रवाह रिएक्टर की सफाई:

  1. एक बार दोनों डीडीएम के रन और पी -nitrobenzoic एसिड पूरा कर रहे हैं, ४०० मिलीलीटर इथेनॉल के साथ एक चोंच भरें । इस रिएक्टर और ISCO पंपों को साफ करने के लिए इस्तेमाल किया जाएगा ।
  2. प्रवेश हिप वाल्व काउंटर दक्षिणावर्त बारी जब तक वाल्व पूरी तरह से खुला है ।
  3. ७० करने के लिए प्रवाह दर सेट, प्रेस & #34; लिहा & #34; र & #34; रिफिल & #34; प्रवेश ट्यूब के माध्यम से इथेनॉल विलायक ड्राइंग शुरू करने के लिए (ध्यान दें कि अगर प्रवाह दर में विलायक ड्राइंग है, ISCOs पर प्रवाह की दर ७० मिलीलीटर पढ़ना चाहिए/
  4. एक बार ISCOs भर गया है, ISCOs अपने आप रूक जायेगा, और उसम पढ़ लेगा & #34; बेलन फुल & #34; र & #34; रोकी & #34;. इस बिंदु पर, प्रवेश वाल्व बारी पूरी तरह से बंद कर दिया, वाल्व दक्षिणावर्त मोड़ जब तक कूल्हे वाल्व आगे नहीं किया जा सकता है ।
  5. आउटलेट वाल्व जो प्रवेश वाल्व को इसी तरह से चल रही है, यह उल्टी मोड़ द्वारा खुला । आउटलेट वाल्व फिल्टर के माध्यम से फ़ीड, एक तरह से वाल्व गुजरता है, और वहां से दबाव वाल्व को राहत देने के माध्यम से बहती है और प्रवाह रिएक्टर में ।
  6. 30 मिलीलीटर/
    7. से अधिक नहीं करने के लिए प्रवाह दर समायोजित करें
  7. प्रेस & #34; A & #34; पर जो वर्तमान में सिस्टम के माध्यम से इथेनॉल को चलाने के लिए स्थापित ISCO है । & #34 के वांछित प्रवाह दर में प्रवेश कर प्रवाह दर में परिवर्तन; 10 & #34;, hit & #34; लिहा & #34;, और उसके बाद मारा & #34; रन & #34;. प्रणाली की जांच करने के लिए वहां कोई रिसाव या रुकावट है देखने के लिए, और है कि वहां विलायक पूरी प्रणाली भर में बह रही है ।
    नोट: एक बार दोनों ISCOs इथेनॉल के साथ 2 बार साफ कर दिया गया है और एक बार सिर्फ हवा के साथ निंनलिखित प्रक्रियाओं के ऊपर उल्लेख किया, प्रणाली अब भविष्य के प्रयोगों के लिए चलाने के लिए तैयार है ।

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Representative Results

बैच प्रतिक्रिया
Diphenyldiazomethane को साहित्य२८,२९के अनुसार तैयार किया गया. यौगिक पेट्रोलियम ईथर से सघन था: एथिल एसीटेट (100:2) और बैंगनी क्रिस्टलीय ठोस एच1 एनएमआर, पिघलने बिंदु, और एमएस द्वारा विश्लेषण किया गया था । विश्लेषण संरचना के अनुरूप थे और साहित्य मूल्यों की सूचना दी ।

निर्जल इथेनॉल में बेंजोइक एसिड (10 मिमी) के साथ diphenyldiazomethane (१.० मिमी) की प्रतिक्रिया सूखी इथेनॉल में 21 डिग्री सेल्सियस पर किया गया था । प्रतिक्रिया की प्रगति यूवी विज़ स्पेक्ट्रोमेट्री (λmax = ५२५ एनएम) का उपयोग कर निगरानी की गई । ९६ मिनट के बाद लगभग ९०% diphenyldiazomethane का सेवन किया गया । छद्म पहले आदेश दर स्थिरांक को ०.०२८८ min-1 और परिणामी दूसरी दर स्थिरांक होने के लिए परिकलित किया गया था ०.५८ मॉल-1. min-1. L. दूसरे क्रम की दर लगातार साहित्य मूल्यों के साथ समझौते में है (~ ०.७ मॉल-1. min-1। L 26 ° c)17। इसके बाद प्रतिक्रिया में अधिक अम्लीय पी-nitrobenzoic एसिड से जांच की गई । निर्जल इथेनॉल में पी-nitrobenzoic एसिड (10 मिमी) के साथ diphenyldiazomethane (1 mM) की प्रतिक्रिया 21 डिग्री सेल्सियस पर आयोजित किया गया था और λ = ५२५ एनएम (चित्रा 5) में यूवी विज़ द्वारा सीटू पर नजर रखी । यूवी विज़ स्पेक्ट्रा १.५ मिनट के अंतराल पर लिया गया । चित्रा 6 निर्जल इथेनॉल में पी-nitrobenzoic एसिड के साथ प्रतिक्रिया की प्रगति के एक समारोह के रूप में यूवी-अवशोषित diphenyldiazomethane के एक प्रतिनिधि स्पेक्ट्रम से पता चलता है.

आंकड़े 7 और 8 समय का एक समारोह के रूप में डीडीएम की एकाग्रता दिखाने के लिए और छद्म पहले आदेश ln (abs/0) समय के एक समारोह के रूप में । उत्तरार्द्ध भूखंड से, ०.१३५ मिनट की प्रतिक्रिया की एक स्पष्ट पहली दर-1 प्राप्त किया गया था, जो १.८० के एक दूसरे क्रम की दर से मेल खाती है मॉल-1. min-1. L. डेटा रिपोर्ट किए गए साहित्य मान17के अनुरूप हैं । महत्वपूर्ण बात, प्रतिक्रिया 20 मिनट (चित्रा 8), जो प्रवाह रिएक्टर के लिए उत्तरदाई है के भीतर ९४% पूरा होने के बारे में पहुंचता है । अगले कदम के लिए कांच के प्रवाह रिएक्टर में प्रतिक्रिया हस्तांतरण था ।

प्रवाह प्रतिक्रिया
योजनाबद्ध और प्रवाह की प्रक्रिया के साथ यहां प्रयुक्त फोटोग्राफ चित्र 9में दिखाया गया है । दो प्रतिक्रिया धाराओं एक पूर्व में पेश कर रहे है हीटिंग/शीतलक मॉड्यूल (1 और 2 चित्रा 9में) । मॉड्यूल 1 और 2 प्रत्येक आवक फ़ीड के तापमान को नियंत्रित करने के लिए अनुमति देता है । दो प्रतिक्रियात्मक फ़ीड के मिश्रण तीन मिश्रण मॉड्यूल (4, 5, & #38 में आगे बढ़ने से पहले मॉड्यूल 3 (चित्रा 9) में होता है, 6 चित्रा 9में) और दो रैखिक मॉड्यूल (7 & #38 चित्रा 9में 8). प्रत्येक प्रतिक्रिया स्ट्रीम स्वतंत्र रूप से नियंत्रित किया गया था और सिरिंज पंप के माध्यम से शुरू की । प्रतिक्रियात्मक समाधान एक आंतरिक मानकों के साथ तैयार थे (1vol% टोल्यूनि/ऑर्थो-xylene) को मापने के लिए सही ढंग से प्रतिक्रिया की सांद्रता । प्रतिक्रियाओं के निवास समय कुल प्रवाह दर को बदलकर नियंत्रित कर रहे हैं । उदाहरण के लिए, 1 मिनट ५२ एस, 3 मिनट ४४ एस, और 11 मिनट 12 एस के निवास टाइंस 30 मिलीलीटर/मिनट, 15 मिलीलीटर/मिनट, और 5 मिलीलीटर की कुल प्रवाह दर से संबंधित/

ऑपरेशन, दो स्टॉक समाधान तैयार किए गए थे: (1) निर्जल इथेनॉल में diphenyldiazomethane का समाधान (0.02 मी) और (2) p-nitrobenzoic एसिड (०.१ मीटर) का एक समाधान । दोनों समाधानों को रिएक्टर में खिलाया गया था (फ़ीड्स 1 & #38; 2 में चित्रा 9) की दर से १.४२ मिलीलीटर/न्यूनतम और ३.५८ मिलीलीटर/ diphenyldiazomethane और p-nitrobenzoic और उनके संबंधित प्रवाह-दर की आरंभिक सांद्रता के लिए लेखांकन, diphenyldiazomethane के दाढ़ अनुपात को p-nitrobenzoic एसिड से 1 से 10 किया गया था । प्रायोगिक तौर पर, कुल प्रवाह दर 11 मिनट के निवास समय के लिए अग्रणी लगभग 5 मिलीलीटर/ Aliquots समय के एक समारोह के रूप में लिया और जीसी-फिड (लौ ionization डिटेक्टर के साथ गैस क्रोमैटोग्राफी) द्वारा और यूवी की तुलना स्पेक्ट्रोस्कोपी द्वारा विश्लेषण किया गया । GC-फिड विश्लेषण के लिए आंतरिक मानकों का उपयोग कर रिएजेंट के सटीक एकाग्रता अनुपात को मापने के लिए इस्तेमाल किया गया । टोल्यूनि diphenyldiazomethane समाधान में आंतरिक मानक (०.१०७ मीटर) के रूप में उपयोग किया गया था और ऑर्थो-xylene पी-nitrobenzoic एसिड (०.०७२ m) में मौजूद था । यूवी विज़ विश्लेषण मात्रात्मक समय के एक समारोह के रूप में diphenyldiazomethane के गायब होने की निगरानी द्वारा प्रतिक्रिया की प्रगति मापा (विधि स्थापित किया गया था और बैच प्रतिक्रिया के लिए वर्णित) ।

चित्रा 10 में दिखाए गए परिणामों से पता चलता है कि ९५% पूरा 11 मिनट निवास समय के भीतर पहुंच गया है । पूरा रूपांतरण तक पहुंचने के लिए, निवास समय ३३ मिनट या उससे कम तक बढ़ाया जा सकता है । ऑपरेशन, पूर्ण रूपांतरण धीमी प्रवाह दर के साथ प्राप्त किया जा सकता है (के रूप में दिखाया) या निवास समय में वृद्धि (अतिरिक्त microstructures/मॉड्यूल) और/ हालांकि, अवधारणा का सबूत से पता चलता है कि प्रतिक्रिया सफलतापूर्वक 11 मिनट में ९५% रूपांतरण के साथ प्रवाह में आयोजित किया जा सकता है ।

Figure 1
चित्र 1: सतत प्रवाह microstructures की योजनाबद्ध । कृपया यहां क्लिक करें इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण को देखने के लिए ।

Figure 2
चित्र 2: मिश्रण (बाएँ) और रैखिक (दाएँ) microstructures. कृपया यहां क्लिक करें इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण को देखने के लिए ।

Figure 3
चित्र 3: एक एसिड (एक्स-एच) के साथ diphenyldiazomethane की प्रतिक्रिया । कृपया यहां क्लिक करें इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण को देखने के लिए ।

Figure 4
चित्र 4: निर्जल इथेनॉल में पी-nitrobenzoic एसिड के साथ diphenyldiazomethane की प्रतिक्रिया. कृपया यहां क्लिक करें इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण को देखने के लिए ।

Figure 5
चित्र 5: इथेनॉल और पी-nitrobenzoic एसिड (10 eq) के साथ diphenyldiazomethane (1eq) की प्रतिक्रिया. कृपया यहां क्लिक करें इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण को देखने के लिए ।/a >

Figure 6
चित्र 6 : पी-nitrobenzoic एसिड के साथ diphenyldiazomethane की प्रतिक्रिया के लिए तरंग दैर्ध्य के एक समारोह के रूप में अवशोषित । diphenyldiazomethane के लिए अधिकतम अवशोषित ५२५ एनएम है । प्रत्येक पंक्ति एक अलग समय अंतराल पर लिया स्पेक्ट्रा का प्रतिनिधित्व करता है (प्रत्येक १.५ मिनट) = 0 समय से । कृपया यहां क्लिक करें इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण को देखने के लिए ।

Figure 7
चित्र 7 : छद्म पहले आदेश प्रतिक्रिया (ln (Abs/Abs0) बनाम समय (min) diphenyldiazomethane और p-nitrobenzoic एसिड की प्रतिक्रिया के लिए समय के एक समारोह के रूप में 21 डिग्री सेल्सियस बैच में इथेनॉल में । कृपया यहां क्लिक करें इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण को देखने के लिए ।

Figure 8
चित्र 8 : diphenyldiazomethane की एकाग्रता बैच में इथेनॉल में 21 डिग्री सेल्सियस पर diphenyldiazomethane और पी-nitrobenzoic एसिड की प्रतिक्रिया के लिए समय के एक समारोह के रूप में. कृपया यहां क्लिक करें इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण को देखने के लिए ।

Figure 9
चित्र 9: सतत प्रवाह रिएक्टर की योजनाबद्ध । कृपया यहां क्लिक करें इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण को देखने के लिए ।

Figure 10
चित्र 10 : diphenyldiazomethane के प्रवाह में इथेनॉल में 21 डिग्री सेल्सियस पर diphenyldiazomethane और पी-nitrobenzoic एसिड की प्रतिक्रिया के लिए समय के एक समारोह के रूप में एकाग्रता. कृपया यहां क्लिक करें इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण को देखने के लिए ।

Figure 11
चित्र 11 : diazoketone की प्रतिक्रिया, टर्ट-butyl (S)-(4-diazo-3-oxo-1-phenylbutan-2-yl) Carbamate. कृपया यहां क्लिक करें इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण को देखने के लिए ।

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Discussion

प्रवाह रसायन शास्त्र के अनुसंधान के क्षेत्रों में सालाना विषय पर लगभग १,५०० प्रकाशनों के एक औसत के साथ हाल ही में अधिक ध्यान प्राप्त किया है (29%) और इंजीनियरिंग (25%) । कई सफल प्रक्रियाओं प्रवाह में आयोजित किया गया है । कई मामलों में, प्रवाह रसायन विज्ञान के लिए इस तरह के फार्मास्युटिकल सक्रिय सामग्री30,31, प्राकृतिक उत्पादों३२की तैयारी के रूप में कई अनुप्रयोगों के लिए बैच के लिए बेहतर प्रदर्शन प्रदर्शित करने के लिए प्रदर्शन किया गया था, और विशेषता उच्च प्रदर्शन पॉलिमर३३,३४,३५,३६की तरह उच्च मूल्य रसायनों । हम leveraged और तैयारी और diazoketone की प्रतिक्रिया के लिए सतत प्रवाह प्रक्रियाओं की सूचना दी३७, Meerwein-Ponndorf-Verley की कमी कीटोंन और aldehydes अल्कोहल के लिए३८ और धातु-catalyzed होमो-Nazarov cyclization३९ . विशेष रूप से रोचक diazoketone की प्रतिक्रिया में थर्मल अस्थिर और उच्च प्रतिक्रियाशील एनहाइड्राइड की तैयारी और प्रतिक्रिया का उदाहरण है, टर्ट-butyl (S)-(4-diazo-3-oxo-1-phenylbutan-2-yl) carbamate (चित्र 11)३७ , ४०.

क्योंकि बढ़ाया तापमान नियंत्रण और मिश्रण की, प्रवाह प्रौद्योगिकी के लिए निंनलिखित मानदंडों के लिए बैच प्रक्रिया से बेहतर हो प्रदर्शन किया गया: (i) एक कम खर्चीली मिश्रित एनहाइड्राइड के कार्यांवयन, (ii) अपेक्षाकृत सुरक्षित trimethyl का उपयोग silyldiazomethane से diazomethane, (iii) तापमान, के बजाय प्रवाह में 4 डिग्री सेल्सियस-20 डिग्री सेल्सियस बैच में लगातार १००% उपज के साथ, (iv) छोटा प्रतिक्रिया समय (10 मिनट), और (v) अपशिष्ट में महत्वपूर्ण कमी-धारा (परमाणु अर्थव्यवस्था) ।

इस के साथ साथ, हम लगातार प्रवाह के लिए बैच मोड से p-nitrobenzoic एसिड प्रतिक्रिया के साथ diphenyldiazomethane के सफल हस्तांतरण के लिए एक खाका प्रदान की है । हमारे खाका पर जोर देती है कि यह बैच मोड में अध्ययन का संचालन करने के लिए सटीक प्रतिक्रिया दर, समय के एक समारोह के रूप में प्रतिक्रिया प्रोफ़ाइल, और इष्टतम एकाग्रता और तापमान स्थापित करने के लिए महत्वपूर्ण है । इन मापदंडों को ध्यान में सतत प्रवाह प्रौद्योगिकी के लिए प्रतिक्रिया स्थानांतरित करने से पहले लेने के लिए आवश्यक हैं । रिएक्टर के डिजाइन विस्तार से वर्णन किया गया था और के साथ उत्तरदायी होने के अनुरूप था प्रतिक्रिया विशेषताओं के संबंध. अंत में, प्रतिक्रिया सफलतापूर्वक प्रवाह में आयोजित किया गया था और दृश्य अवलोकन (यानी रंग की हानि) द्वारा गुणात्मक निगरानी । प्रतिक्रिया की प्रगति का मात्रात्मक मूल्यांकन (diphenyldiazomethane के गायब होने केउदा ) यूवी की तुलना द्वारा प्राप्त किया गया था । के बारे में ९४% की खपत 21 डिग्री सेल्सियस पर प्रवाह में 11 मिनट के निवास समय के साथ हासिल किया गया था ।

सीमा और विचार
प्रतिक्रिया के दौरान ठोस (अर्थात हाला) के गठन का प्रवाह प्रक्रियाओं पर विचार करते समय एक महत्वपूर्ण पैरामीटर होता है । उन उदाहरणों में, एक पर विचार करना चाहिए: (i) बैच में प्रोटोकॉल को संशोधित करने के लिए प्रतिक्रिया भर में एकरूपता बनाए रखने के मोड (यानी बदलने रिएजेंट, विलायक, तापमान, आदि) या (ii) डिजाइन रिएक्टर प्रसंस्करण के लिए अनुमति देने के लिए च्या slurries. दूसरा विकल्प अनुकूलन और सिलवाया रिएक्टर डिजाइन के साथ व्यवहार्य हो सकता है । अभ्यास में, प्रवाह प्रक्रियाओं के लिए दो सबसे सीमित कारकों (i) चिपचिपा समाधान कर रहे हैं: चिपचिपा तरल पदार्थ और जिसके परिणामस्वरूप दबाव ड्रॉप पंप करने की क्षमता अक्सर निषेध कर रहे है और (द्वितीय) विषम (ठोस/ यह लगातार और प्रभावी ढंग से ठीक निलंबन पंप (उदाहरण के लिए विषम उत्प्रेरक के मामलों में) मुश्किल है । इसके अलावा, रिएक्टर में कणों का संचय रुकावट के लिए नेतृत्व कर सकते हैं, और अंततः विफलता ।

कुल मिलाकर, प्रवाह रसायन विज्ञान के लिए बेहतर होने का प्रदर्शन किया गया है (बैच प्रक्रियाओं के लिए) सिंथेटिक रूपांतरणों के लिए कि (i) सटीक तापमान नियंत्रण (यानी गर्म स्थान से बचने के लिए की आवश्यकता होती है, प्रतिस्पर्धी प्रतिक्रिया, आदि) (ii) उच्च प्रतिक्रियाशील या अस्थिर मध्यवर्ती के गठन शामिल है, या (iii) उदाहरण के लिए बहु तरल चरणों के साथ बढ़ाया मिश्रण की आवश्यकता है. उत्पाद की गुणवत्ता और reproducibility के परिणामस्वरूप वृद्धि (प्रक्रिया मापदंडों का बढ़ाया और सटीक नियंत्रण के माध्यम से) दोनों एक पर्यावरण और एक वित्तीय दृष्टिकोण से प्रभावित है । प्रवाह प्रौद्योगिकी सार्वभौमिक समाधान नहीं हो सकता है लेकिन रासायनिक मार्ग है कि बैच में व्यवहार्य नहीं समझा (अर्थात् भी प्रतिक्रियाशील या बहुत अस्थिर मध्यवर्ती) के रूप में अच्छी तरह के रूप में ऊर्जा की खपत के मामले में प्रक्रिया अनुकूलन प्रदान करने के लिए नए रास्ते खोल सकते है , एटम अर्थव्यवस्था और बहाव-शुद्धि । समाप्त करने के लिए, यह प्रभावी रूप से उच्च मूल्य जोड़ा रसायनों के लिए बहु कदम प्रक्रियाओं का संचालन करने के लिए एक शक्तिशाली उपकरण है ।

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Disclosures

इस प्रोटोकॉल के भीतर लेखकों में से कोई भी प्रतिस्पर्धा वित्तीय हितों या ब्याज की संघर्ष है ।

Acknowledgments

हम ग्लास फ्लो रिएक्टर के उपहार के लिए कॉर्निंग का शुक्रिया अदा करना चाहेंगे ।

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Thermometer HB-USA/ Enviro-safe Any other instrument scientific company provider works
Benzophenone hydrazone Sigma-Aldrich Store at 2-8 °C, 96% purity
Activated MnO2 Fluka ≥ 90% purity, harmful if inhaled or swallowed. Refer to MSDS for more safety precautions
Dibasic KH2PO4 Sigma-Aldrich Serious eye damage, respiratory irritant. Refer to MSDS for more safety precautions
Dichloromethane (DCM) Alfa Aesar ≥ 99.7% purity, argon packed
Rotovap Büchi accessory parts include Welch self-cleaning dry vacuum model 2027, and Neuberger KNP dry ice trap 
Bump trap Chemglass Any other instrument scientific company provider works 
Neutral Silica Gel (50-200 mM) Acros Organic/ Sorbent Technology Respiratory irritant if inhaled, refer to MSDS for more safety precautions
Inert Argon Gas Airgas Always ensure proper regulator is in place before using
Medium Porosity Sintered Funnel Glass Filter Sigma-Aldrich Any other instrument scientific company provider works
Aluminum Foil Reynolds Wrap Any other company works. Used to prevent photolytic damage towards DDM
Para-NO2 benzoic acid Sigma-Aldrich Skin contact irritant, eye irritant, respiratory irritant. Refer to MSDS for more safety precautions
Pure ethyl alcohol (200 proof) Sigma-Aldrich ≥ 99.5% purity, anhydrous. Highly flammable
Toluene Sigma-Aldrich ≥ 99.8% purity, anhydrous. Skin permeator, flammable
Ortho-xylene Sigma-Aldrich 99% purity, anhydrous. Toxic to organs and CNS. Adhere to specifications dictated within MSDS
Diphenyl diazo methane Produced in-house Respiratory irritant, refer to MSDS for more safety precautions
Corning reactor Corning Proprietary Manufactured in 2009. model number MR 09-083-1A
Stop watch Traceable Calibration Control Company Any other company that provides monitoring with laboratory grade accredidation works
Analytical balance Denver Instruments Model M-2201, or any analytical balance that has sub-milligram capabilities
Dram vials VWR 2 dram, 4 dram, and 6 dram vials 
Micropipettes Eppendorf 2-20 μL and 100-1000 μL micropipettes work
Glass pipettes VWR Any other instrument scientific company provider works
GC-MS Shimadzu GC Software associated: GC Real Time Analysis
GC vials VWR Any other providing company works
Beakers Pyrex 500 mL beakers 
Syringe pumps Sigma Aldrich Teledyne Isco Model 500D
Relief valve Swagelok Spring loaded relieve valve 
One-way valves Nupro  10 psi grade
Two-way straight valves HiP 15,000 psi grade

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

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रसायन विज्ञान अंक १२९ प्रवाह रसायन सतत प्रौद्योगिकी स्थिरता diphenyldiazomethane
सतत प्रवाह रसायन: <em>पी</em>-Nitrobenzoic एसिड के साथ Diphenyldiazomethane की प्रतिक्रिया
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Aw, A., Fritz, M., Napoline, J. W.,… More

Aw, A., Fritz, M., Napoline, J. W., Pollet, P., Liotta, C. L. Continuous Flow Chemistry: Reaction of Diphenyldiazomethane with p-Nitrobenzoic Acid. J. Vis. Exp. (129), e56608, doi:10.3791/56608 (2017).

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