Waiting
Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
JoVE Journal Chemistry
Click here for the English version

Chemistry

Mechanochemistry אמין: פרוטוקולים עבור תוצאות לשחזור מדליק, נוזל בסיוע טחנת הכדור טחינת ניסויים

Published: January 23, 2018 doi: 10.3791/56824
Automatic Translation
1, 1,2, 1
1Department of Chemistry, University of Cambridge, 2Department of Earth Sciences, University of Cambridge

Summary

אנו מציגים הליכים מפורטים לייצר שיווי משקל ניסיוני עקומות של הרכב שלב כפונקציה של ריכוז הממס במערכת מצב מוצק תחת כרסום תנאים.

Abstract

התוצאה שיווי משקל של כדור טחנת גריסה שיכולים לשנות באופן דרמטי כפונקציה של שינויים זעירים אפילו בתנאים ניסיוני כגון הנוכחות של כמויות קטנות מאוד של הממס שנוספו. כדי reproducibly ובדייקנות ללכוד רגישות זו, experimentalist צריכה לשקול היטב כל גורם יחיד אשר יכולים להשפיע על טחנת הכדור טחינת התגובה תחת חקירה, המבטיח שהצנצנות שחיקה הם נקי ויבש לפני השימוש, הוספת במדויק את סטויכיומטריה של חומרי המוצא, כדי אימות כי מסירת נפח החומר הממיס הוא מדויק, כדי להבטיח כי האינטראקציה בין הממס לבין האבקה הוא טוב הבנתי ונוספת, במידת הצורך, בזמן השריית מסוים להליך. מחקרים ראשוניים קינטי חיוניים כדי לקבוע את הזמן כרסום הכרחי על מנת להשיג שיווי משקל. רק אז עקומות קומפוזיציה שלב מעולה ניתן להשיג כפונקציה של ריכוז הממס תחת כדור מיל נוזלי בסיוע שחיקה (לג). באמצעות הליכים קפדני וזהיר מקבילה לאלה שהוצגו כאן, ניתן להשיג כזה עקומות שיווי משקל הטחינה עבור כמעט כל מערכות הטחינה. המערכת שאנו משתמשים כדי להדגים הליכים אלה היא תגובת exchange דיסולפידי החל מ- equimolar תערובת של שני homodimers להשיג ב heterodimer כמותיים שיווי משקל. האחרון נוצר על ידי טחנת הכדור שחיקה כמו שני חומרים פולימורפיים שונים, טופס A ו- B טופס. היחס R = [טופס ב'] / ([טופס א'] + [טופס B])-כרסום שיווי משקל תלוי הטבע ואת ריכוז של הממס בצנצנת הטחינה.

Introduction

Mechanochemistry באמצעות ידני או הכדור טחנת גריסה ציוד הפך יותר ויותר פופולרי בשנים האחרונות כחלופה מושכת ובר קיימא לשיטות מסורתיות הפתרון לסינתזה של חומרים. 1 זה אטרקטיבי, כי זה מאפשר תגובה בין מוצקים להיות מושגת ביעילות, באופן כמותי. זאת שיטה בת קיימא "ירוק", הדורשים מעט או ללא מרכך. הטחינה או שפשוף ידני יכול להתבצע נקי, קרי לא הוסיף ממס, או ממס בסיוע: בחודש האחרון, המכונה "טחינת בסיוע נוזלי" (לג),2,3,4 כמויות מאוד קטנות של נוזל נוסף יכול להאיץ או אפילו אפשר אחרת נגיש mechanochemical תגובות בין מוצקים. שיטות mechanochemical שימשו מספר ההולכת וגדלה של תגובות כימיות שונות, syntheses של חומרים אורגניים ואורגניים,5,6,7,8,9 ,11 גם לגבי היווצרות של ארכיטקטורות סופרא מולקולרית כגון קריסטלים שיתוף מולקולרית,12,13,14 metalorganic מסגרות,15, 16 , 17 , אפילו הכלובים18 ו rotaxanes19. נראה כי תהליכים רבים ניתן להמשיך בהיעדרו של הממס או עם הממס נוכח כמויות מינימליות substoichiometric. 2 , 3 , 4 המנגנונים וכוחות נהיגה מעורב syntheses כימיים, תגובות סופרא מולקולרית המושרה על ידי תנאים mechanochemical הנושא של הדיון. 1 , 13 , 20 , 21 , 22 , 23 , 24

המחקר שלנו מתמקד התוצאה הסופית שיווי משקל של טחנת הכדור טחינת התהליך ואת התפקיד של הממס ב"שיווי בתנאים לג טחנת הכדור. ואכן, אחרי טחנת הכדור טחינת התגובה מגיע למיצויו, שיווי משקל תרמודינמי מושגת שתי המערכות שלנו יש חקר עד כה במערכת שלנו, עם הרכב שלב יציב. 25 הגורמים שיכולים להשפיע על המאזן הסופי הן רבות ומגוונות: כדור גודל הצנצנת מיל ו צורה, חומר, מיסב כדורי גודל, משקל, חומר, הטחינה תדירות, טמפרטורה, ו טבע הממס, ריכוז. זהו ללא ספק המקרה כאשר התוצאה התרמודינמית של השינויים התגובה שחיקה באופן דרמטי בתגובה שינוי באמצעי האחסון ממס נוספת, אשר יכול להיות מתישהו המתחילים 1µL לכל 200 מ ג של אבקת הכולל. 25 . זהירות ונהלים ניסיוני קפדנית צריך להיות נבדק אחריו על מנת להשיג דיוק לשחזור ודיוק של תוצאות הניסוי, מן המגיבים, מוצרי אחסון, pipetting, ערבוב הטחינה מראש פעולות. קשה לשלוט או אפילו לפקח פרמטרים בתוך צנצנת הטחינה. לכן, השימוש של טחנה מערבל מכני (נקרא גם טחנת רטט), אשר מאפשר התדרים לשחזור ומבוקר הטחינה פעמים, והוא חתום כרסום צנצנות חיוניים. להבטיח כי כל כדור טחנת גריסה תגובות שיווי משקל יד דורש חקירה קינטי ראשוני התנאים ניסיוני. מערבל מכני המשמש את עקומות שאנו מציגים כאן שונה. על מנת למנוע את הצנצנות מתחמם דרך זרימה רצופה של מתיש של המנוע בתא אטום על פני תקופות ארוכות של שחיקה, מכסה בטיחות איטום החלק הקדמי של וטוחן הוסר, ומציג מסך חיצוני בטיחות הונחה ב pla שלה לסה נ.

מערכת שהשתמשנו כדוגמה ראשונה היא התגובה exchange דיסולפידי בין bis-4-chlorophenyldisulfide (בשם 2-2) בנוכחות כמות קטנה של זרז בסיס 1, 8-diazabicyclo [bis-2-nitrophenyldisulfide (על שם 1-1) 5.4.0]undec-7-ene (dbu) לייצר על מסודר שחיקה (NG) טחנת הכדור, לג במתחם 4-chlorophenyl-2-nitrophenyl-דיסולפידי (בשם 1-2). 26 , 27 האחרון נוצר על ידי טחנת הכדור שחיקה כמו שני חומרים פולימורפיים שונים, טופס A ו- B טופס. עבור רבים ממיסים לג שונים, טופס א' הוא המוצר תרמודינמי בתנאים NG טחנת הכדור, או כאשר אין מספיק הממס משמש התגובה שחיקה נלקח שיווי משקל, בעוד טופס B מתקבל המוצר תרמודינמי תחת הכדור מיל תנאים לג ב שיווי משקל בעת הוספת ממיס מספיק הצנצנת הטחינה. אכן טופס א ניתן לקבל מטופס ב' תחת טחנת הכדור NG, בעוד ניתן להשיג טופס B טופס א' תחת טחנת הכדור, לג. כזה שינוי ישיר של כרסום ניסויים דווח לפני במערכות אחרות,28,29 ו זה דווח כי ריכוז החומר הממיס והטבע לקבוע את פולימורף שהושגו בתנאים השהיה. 30 תוצאות ניסויית שפורסמו שלנו כוללות החקירה של כרסום שיווי משקל עקומות למגוון של ממיסים אורגניים. כאן היחס קומפוזיציה שלב שיווי משקל R = [טופס ב'] / ([טופס א'] + [טופס B]) מותווים כנגד הנפח של הממס לג נוסף עבור כל ניסוי. תחילתה של העקומה שיווי משקל והחדות של העקומה נמצאו תלויים טוחנת כמות הממס הוסיף את הצנצנת הטחינה והטבע.

Figure 1
איור 1: סכימת התגובה של טחנת הכדור טחינת הניסויים ולא מושג מפתח של עקומות שיווי משקל ממס באמצעות הערך R.
עקומות שיווי משקל אלה מראה בצורה גרפית את השפעת התוספת של מספר טיפות של הממס (ציר x) על הרכבו שלב של המוצר (ציר y) כאשר כדור טחנת גריסה למשך זמן מספיק על מנת להשיג שיווי משקל התנאים. החלק התחתון של הגרף חשבונות עבור טופס א' נוצרת באופן כמותי, החלק העליון של הגרף עבור טופס B באופן כמותי נוצרת בזמן תערובת של טופס A ו- B הטופס נוצר עבור הטווח נפח של הממס חשבונאות בחלק sigmoidal של הגרף. איור זה הודפס מחדש עם שינויים קלים מתוך מידע משלים. כימיה לביוטכנולוגיה, 2016, 7, 6617 (הפניה למעורר 25). אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.

תרמודינמי היבטים כלליים, עליך להחיל בכל מערכת הטחינה נתון. בתור דוגמה נוספת כדי להראות מכלליות התצפיות שלנו, מעגל שיווי משקל מקביל הופק גם עבור מערכת השני: שני חומרים פולימורפיים קריסטל שיתוף 1:1 של תאופילין (tp) עם benzamide (bzm), בצורת אני טופס II, איפה התוצאה תלויה בנפח המים ומערבבים שחיקה. 25 אלה שלב הקומפוזיציה לעומת ריכוז הממס שיווי משקל עקומות הם חיוניים עבור חוקרים את האינטראקציה בין מולקולות הממס-שיווי משקל-טחנת הכדור טחינת תגובות על משטחים nanocrystal. התוצאות שלנו להפגין קצת עקומות שיווי משקל הם חד מאד, מציג התנהגות "הכל או כלום", האופייני חלקיקים עם מספר גדול של אתרי ספיחה, cooperativity חיובי של תהליך ההטמעה. 31 עקומות שיווי משקל רדודים מצביעים על רמה נמוכה יותר של cooperativity, מציע את הנוכחות של שליש שלב שיווי משקל, יכול להיות שלב אמורפי מעורבים הממס עצמו. עקומות שיווי משקל כזה הטחינה הופקו עבור מערכת אחרת לידע שלנו. אנו מאמינים שזה יהיה בחלקו בשל הרגישות הטבועה של מצב מוצק המערכת לשינויים סביבתיים אפילו קטן מאוד בתנאים לג טחנת הכדור.

הכנה של עקומות הריכוז ממס טוב ואמין תושג רק אם ניסיונאים בקפידה לאמת את כישוריהם pipetting באימון קבוצות, אם הם יבינו באופן מלא (i) איך פיפטות ומזרקים לעבוד ואם (ii) הציוד הם בחרת עבור אספקת נפח ומדויקים של הממס הוא מתאים למלא את התפקיד המיועד. המסירה של אמצעי אחסון המדויק של הממס יכול להתבצע באמצעות מגוון רחב של ציוד, שזה סיליקון או מזרקים של הבחירה שלהם יכול לסמוך על זמינותו, העדפת המשתמש ואת הכישורים, לחץ אדים של הממס משמש ומיועד בקשה טחנת הכדור טחינת ניסויים.

פיפטות זמינים מסחרית כמו עקירה אוויר או תזוזה חיובית מכסה טווחים הממס רבים. שני סוגי פיפטות זמינים מסחרית פעלו באופן ידני או אוטומטי אלקטרונית. פיפטות אוטומטי עדיפים בדרך כלל כפי שהם פחות תלויים הכישורים experimentalist כדי שניתן יהיה מחוק לגמרי או לוותר על הממס אחיד במהירות הנתונה. Experimentalist חייבת להסתמך על היכולת של מדי סוכר כדי לספק נפח המדויק של הממס. זה יכול להתרחש רק אם פיפטות מדויקים כדי להתחיל עם, מטופח, ומחלק מעת לעת מכויל. בדרך כלל, שירותי כיול פיפטה חיצוני יתאפס פיפטות לתקן ISO 8655 השימוש במים הממס. לכן, עבור כל הממס האורגני experimentalist צריך לאמת שלהם ודיוק של pipetting באמצעות ניסויים במשקל מדויק על פני הטווח המיועד נפח ראות עיניך.

הציוד משלוח הממס הנפוץ ביותר הוא פיפטות עקירה אוויר שאליו טיפ צריך להיות מותאם החבית מזרק. הם עובדים על עיקרון כרית אוויר; תנועה כלפי מעלה של הבוכנה מייצרת ואקום חלקי בקצה, גורם לנוזל להיגרר לתוך קצה המופרד מהקצה של הבוכנה על ידי כרית אוויר. השלב אדים של הממס pipetted יתחילו equilibrate בתוך כרית האוויר, מידת האידוי יהיה תלוי שלה לחץ אדים. הרטבה קדם חיוני בעת שימוש פיפטות בנפח משתנה להגדיר מטווח נפח הנמוך שלהם, מאז היחס שבין האווירי על הפוטנציאל של אידוי מגדיל באופן דרמטי לעומת כאשר פיפטה מוגדר בחלק העליון של הטווח נפח של נוזלים. Experimentalist ידע כאשר האיזון זה מושג, כפי aliquot הממס יהיה תלוי אך הופרדו סוף הבוכנה החל מעיין, הממס בקצה של הקצה נשאר מוצק כאשר פיפטה מוחזק המיקום האנכי מעל לכמה שניות : הממס בתוך הטיפ לא מפנקים או לטפטף. פיפטות עקירה אוויר יכול לשמש בשני מצבים; באופן כללי ביותר בשימוש הוא מצב pipetting קדימה איפה כל הממס aspirated באופן כמותי ויתרו על ידי תנועה מלאה אחת של הבוכנה. מצב אחר הוא מצב הפוך pipetting; במצב זה עודף מחושב של הממס aspirated מאת פיפטה, ולכן לאחר dispensing כמותית, נפח שיורית של הממס נשארים בקצה פיפטה אשר צריך להיות מסולק לבזבז. מצב הפוך pipetting יכול להיות מתאים יותר נפח קטן מאוד צמיגה, שחולק ממיסים. עם זאת, עבור ממיסים לחץ אדים גבוה כמו דיכלורומתאן (DCM) או דיאתיל אתר, equilibration ב פיפטה עקירה אוויר לא בקלות תושג. פיפטות תזוזה חיובית או מזרקים מתאימות יותר במקרה הזה.

אנו מציעים כי יכול להשיג שיווי משקל הרכב לעומת עקומות הריכוז ממס עבור כל מערכת בתנאים לג טחנת הכדור מספיק מעוצב היטב, שבוצעו ומבוקר.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

1. אימות של מחלק מדויק של ממיסים אורגניים

  1. אימות של pipetting מדויק של ממיסים אורגניים במצב הפוך פיפטה
    הערה: אוויר פיפטות עקירה במצב הפוך pipetting נבחרו בשל ממיסים טווח של השהיה (אצטון, acetonitrile (MeCN), tetrahydrofuran (THF), אתיל אצטט (EtOAc), כלורופורם (CHCl3) ו- dimethylformamide (DMF)) כי הם ספוג ביעילות רבה לתוך אבקות של חומרי המוצא (1-1 ו- 2-2). כיול ראשוני של מצב pipetting הפוכה עם מגוון ממיסים נתן ומדויקים יותר מחלק מאמצעי האחסון לעומת מצב pipetting קדימה. השימוש של מצב הפוך pipetting מותר ההעברה כמותית של הנפח של הממס בגליל אבקה בתוך הצנצנת שחיקה על-ידי הנחת את הטיפ פיפטה בתוך קיר של הצנצנת בסוף התהליך שחולק. כל הממס דבקה פלדת אל הקיר של הצנצנת להיות במהירות, באופן כמותי adsorbed על ידי האבקה במהלך שחיקה. חלק בלתי נפרד של אסטרטגיה זו היה להימנע ממגע של קצה פיפטה רטוב עם אבקת כמו זה בתוקף נדבקות סביב קצה פיפטה רטוב, ביצוע הניסוי void.
    1. השתמש איזון איור 5. עבור האוסף כלי להשתמש בקבוקון זכוכית רצ'ט mL 2.
    2. הגדר את פיפטה עקירה אוויר אלקטרוניים 5 עד 120 µL "להפוך pipetting" מצב, הגדר את השאיפה ומהירות שחולק את הערך הנמוך ביותר.
    3. הגדר את עוצמת הקול, לדוגמה, 10.0 µL.
    4. מתאים זרבובית של פיפטה לקצה פיפטה בתנועה אנכית המשרד כדי להשיג גושפנקה מושלם. אין לסובב או להזיז את פיפטה לצדדים במהלך המדידה כמו זה נזק הטיפ פיפטה ולסכן את החותם. טרום רטוב על פיפטה 5 פעמים על ידי כ רפה בעברית dispensing 10.0 µL באופן רציף עם הממס שנבחרו.
    5. האחות מיד לאחר מראש להרטיב, 10.0 הממס µL הקפדה פיפטה מוחזק אנכית. לטבול את הטיפ 2-3 מ מ מתחת לפני השטח נוזלי. במצב "להפוך pipetting" עודף set של הממס הוא aspirated באופן אוטומטי.
    6. לוותר על אמצעי האחסון 10 µL בקבוקון רצ'ט tared, הקפדה פיפטה מתקיים בזוויתo של 30-45 הפנימי קיר של המיכל זכוכית. טפח בעדינות את הקצה של הקצה נגד בתוך המבחנה זכוכית כדי ללכוד כל droplet חשוף שמאלה בקצה. וחוץ את המבחנה באופן מיידי, שוקל אותה. להקליט את המשקל. תשליך לבזבז עודף set של הממס פנימה הטיפ.
    7. החלף את עצת פיפטה עבור אחד חדש. חזור על נקודה 1.1.4 ל 1.1.6 לפחות 3 פעמים עם הגדר באותו אמצעי אחסון. להקליט את המשקולות.
    8. הגדר עכשיו את עוצמת הקול של פיפטה ערך שונה, קרי 20.0 µL. אני חוזר לנקודה 1.1.4 ל 1.1.7 שימוש באמצעי µL 20.0. ההליך אותו עם 30.0 µL, 40.0 µL, 50.0 µL, 60.0 µL, 70.0 µL, 80.0 µL, 90.0 µL 100 µL.
    9. מדבקות/ברקודים עם דיוק µL 1 עבור מצומצמות הדרושות טחנת הכדור טחינת הניסוי. לדוגמה: עבור acetonitrile, פיפטה בין 20 µL µL 27 בדייקנות 1 µL. חזור על נקודת 1.1.4 ל 1.1.7 באמצעות 21.0 µL, 22.0 µL, 23.0 µL, 24.0 µL, 25.0 µL, 26.0 µL ו- 27.0 µL MeCN.
    10. לחשב את המשקל הממוצע. לחלק את המשקל הממוצע על ידי הצפיפות של הממס כדי לקבל את הערך הממוצע של אמצעי האחסון dispensed. הזן את הערכים עבור אמצעי האחסון pipetted של הממס µL בציר x ואת הערכים ב- µL עבור אמצעי האחסון מחושב לפי המשקל הממוצע בציר y. איור 5 מראה דוגמה של גרפים אלה.
      הערה: מקדם המתאם עבור הגרף ליניאריות צריך להיות r2> 0.99 מגוון רחב (10-100 µL) כמו גם עבור הטווח צר (20-30 µL).

Figure 5
איור 5: אימות דיוק ודיוק של אמצעי אחסון ויצרנו פיפטה עקירה אוויר אלקטרוניים להגדיר כדי להפוך מצב pipetting, מכויל על ידי שקילה ניסויים. (א,)
a) בטווח 10-100µL MeCN; b) מורחבת צר נע בין 20-30 µL MeCN. איור זה הודפס מחדש עם שינויים קלים מתוך מידע משלים. כימיה לביוטכנולוגיה, 2016, 7, 6617 (הפניה למעורר 25). אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.

  1. אימות של pipetting מדויק של ממיסים אורגניים במצב פיפטה קדימה
    הערה: פיפטות עקירה אוויר ב קדימה pipetting מצב (מצב נורמאלי של pipetting) נבחרו בשל טווח של השהיה ממיסים (מתנול (MeOH), אתנול (EtOH), אלכוהול איזופרופיל (IPA), דימתיל סולפוקסיד דימתיל סולפוקסיד, בנזן, טולואן ומים (H2O)) אשר עשה לא להשרות או להשרות הרבה לאט מדי לתוך אבקות של חומרי המוצא (1-1 ו- 2-2). ולכן היה קריטי כדי להימנע מחלק כל מרכך על הקירות הפנימיים של הצנצנת או על המשטחים של תנודה אלה שאריות ממס לא להיות adsorbed מספיק ביעילות על ידי המוצק במהלך שחיקה, ולכן לא לקח חלק בטחנת הכדור טחינת התגובה. האסטרטגיה הייתה להעביר באופן כמותי את הנפח של הממס ישירות אל האבקה על-ידי הנחת את הטיפ פיפטה רטובה מעל אבקת בסוף התהליך שחולק ללא הסיכון של אבקת clumping סביב קצה רטוב. השימוש pipetting הפוכה היה מתאים עבור טווח זה של ממיסים, כמו שאריות ממס זה צריך להישאר בקצה פיפטה בסופו של הליך pipetting בטעות הועברו על ידי נימיות כאשר הקצה wetted היה נחו על אבקה, ולכן ויתרו הממס יותר מאשר המיועד.
    1. בצע 1.1.1 ל 1.1.2 אבל להגדיר את פיפטה עקירה אוויר אלקטרוניים למצב "pipetting רגיל".
    2. קבע את עוצמת הקול, לדוגמה, כדי µL 65.0 עבור מתנול, ופעל שלב 1.1.4.
    3. מתנול µL וביופסיה 65.0 בעקבות הוראה 1.1.5. תחת "pipetting רגיל" aspirated באופן אוטומטי רק את עוצמת הקול המדויק של הממס.
    4. לוותר על מתנול 65.0 µL למבחנה כמו 1.1.6 להעביר באופן כמותי את כל אמצעי האחסון. וחוץ את המבחנה באופן מיידי, שוקל אותה. להקליט את המשקל ופעל שלב 1.1.7.
    5. קבע את עוצמת הקול עכשיו ב- פיפטה כדי 25.0 µL וחזור נקודת 1.2.2 כדי 1.2.4 באמצעות 25.0 µL. . לעשות את אותו הדבר עם 50.0 µL, 60.0 µL, 75.0 µL, 80.0 µL 85.0 µL מתנול.
    6. מדבקות/ברקודים עם דיוק µL 1 בין 63 µL µL 70 עבור מתנול. חזור על נקודת 1.2.2 כדי 1.2.4 באמצעות 63.0 µL, 64.0 µL, 66.0 µL, 67.0 µL, 68.0 µL 69.0 µL מתנול.
    7. בצע 1.1.10. המגוון הרחב של מתנול הוא 25 עד 100 µL, הטווח צר הוא 60 עד 79 µL.

2. סינתזה של טופס A ו- B טופס על-ידי טחינת טחנת הכדור

  1. ראשונית של שחיקה הזמן הנדרש לסנתז טופס A על ידי טחנת הכדור NG כדי שיווי משקל
    1. לנקות את הצנצנות שחיקה על-ידי sonicating אותם בתוך אצטון. לשטוף עם סבון, לשטוף עם מים, ולאחר מכן עם אצטון. יבש הצנצנות שחיקה בארון ייבוש-70 מעלות צלזיוס במשך יותר מ-30 דקות מאפשרים את הצנצנות שחיקה להתקרר לפני השימוש.
    2. שוקל 104.82 ± 0.1 מ"ג של גבישים 1-1 (mmol 0.34, 1.0 שוות ערך) באמצעות איזון 5 איור עשרוני. העבר באופן כמותי את האבקה שנשקל החצי הגברי של 14 mL פלדת אל-חלד snap-הסגר שחיקה צנצנת.
      הערה: זה עובד בצורה הטובה ביותר כאשר סירה במשקל העשויה נייר במשקל greaseproof לחתוך צורת U כמו האבקה לא מקל על הסירה במשקל בעת העברת. . לעשות את זה קטן מספיק כדי להתאים בקלות בתוך הפתח של הצנצנת שחיקה כדי למנוע דליפה. כאמצעי זהירות, השתמש פינצטה להב רחב, מעוגל, תופסים יותר טוב, להעביר את הסירה במשקל מלא מן האיזון הפנימי של הצנצנת שחיקה. להשתמש בהם גם בהמשך כדי להתמודד עם המיסבים הכדוריים.
    3. שוקל 97.66 ± 0.1 מ"ג של גבישים 2-2 (0.34 mmol, המקבילה 1.0). העברת האבקה שנשקל באופן כמותי מחצית הצנצנת שחיקה זכר. הצנצנת כבר מכילה 1-1.
    4. מערבבים את שני מוצקים ריאגנטים בתוך הצנצנת שחיקה ביסודיות עם מרית מיקרו.
    5. הוספת שני בקוטר 7.0 מ מ (g. 1.37) התקשה מיסבים פלדת אל-חלד. למקם אותם בזהירות על האבקה.
    6. פיפטה 2 µL dbu באמצעות פיפטה µL של 1-10 ולספק את הזרז הבסיס בראש אחד שני המיסבים הכדוריים.
      הערה: לטפל לא כדי לאפשר את מיסב כדורי עם dbu לו להתהפך האבקה. זה יביא האבקה להיות מצופה dbu לפני טחינת מופעל.
    7. הצמד לסגור את הצנצנת שחיקה. ודא שאין פער שנשאר בצומת. לאבטח החיצוני של הצומת עם בידוד בתור אמצעי זהירות נוסף.
    8. התקן את הצנצנת שחיקה המלחציים מתכווננת מאחת משתי הזרועות של מטחנת מיל הכדור. להדק את הבורג על המלחציים בטיחות עד הצנצנת. הוא מרותק למיטה.
    9. הפעל את ההתקן clamping עצמית נעילה למצב נעילה כדי למנוע את הצנצנת להיות נפלט תוך שחיקה. ודא שהיד השניה נושאת משקל דומה אל הצנצנת כך וטוחן מאוזנת באופן שווה תוך שחיקה לא נפגם. מסך בטיחות מול וטוחן התקן.
      הערה: ה-build במסך בטיחות הוסר מן מטחנת טחנת הכדור, הוחלף עם מסך חיצוני בטיחות. המטרה היא למנוע חום הפליטה מן המנוע לחמם את החלל אטום שבו מותקנים את הצנצנות שחיקה חימום אותם במהלך שחיקה.
    10. להגדיר את התדירות של מטחנת טחנת הכדור הרץ 30 ולאחר העצר, לדוגמה, 5.0 min.
    11. . עכשיו, להתחיל את מטחנת על ידי לחיצה על לחצן התחל כאשר הזמן חלף, מטחנת תיפסק באופן אוטומטי. . מיד, הוצא את הקלטת בידוד מצומת ופתח את הצנצנת שחיקה.
    12. לנתח את המוצר מיד השלמתה של שחיקה. הפעל תחילה את סריקת רנטגן אבקת diffractogram (PXRD).
    13. העבר את האבקה מן הצנצנת שחיקה מרגמה אגת קטן. לשבור גושים עם איחדו אגת עד אבקה היא חלקה. העברת אבקה לתוך ההפסקה מלבנית 2 מ מ בשקופית מדגם PXRD זכוכית. לדחוס את האבקה עם מגלשת זכוכית כדי באופן שווה לשטח פני השטח אבקת תהיה באותה רמה כמו שאר השקופית זכוכית. להסיר את שאריות האבקה על פני השטח. תווית של השקופית.
    14. טעינת השקופית מדגם PXRD שבכן שקופיות של diffractometer אבקת. נ. סרוק את הדגימה. Diffractometer. נ אבקת בשימוש מצויד Cu Kα קרינה, גלאי הפועלים השתקפות גיאומטריה עם הפרמטרים הבאים: טווח 5 עד 45° ב 2θ, גודל צעד ° 0.03 נקודות, צעד 100 s עם זמן כולל של 13 דקות, 0.04 ראד סולר שבפלמה, VxA 40 x 40. . סגור את הדלת PXRD, הפעל את הסריקה PXRD על התוכנה מלקט נתונים.
    15. מבצע עידון Rietveld (עידון Rietveld תמצא ההנחיות בסעיף 4.1) על הנתונים PXRD. זה נותן את ההרכב של המדגם מוצק ב- % wt. חישוב ההרכב שלב כמו %M של חומרי המוצא 1-1 , 2-2 , כל פולימורף של המוצר טופס A ו- B טופס.
    16. לנתח את ההרכב הכימי של האבקה על-ידי גבוהה ביצועים נוזלי כרומטוגרפיה (HPLC). להכין את diluent לדוגמה על-ידי הוספת 0.2 מ"ל של חומצה trifluoroacetic (TFA) באמצעות זכוכית גז חזק מזרק 100 מ של HPLC acetonitrile כיתה כדי ליצור פתרון"MeCN+0.2% TFA". מערבבים היטב.
    17. להכין את הפתרון דגימה לניתוח HPLC-ריכוז של 1 מ"ג/מ"ל ב- "MeCN+0.2% TFA". באמצעות איזון איור 5, אפס בקבוקון זכוכית מ ל 1.8 HPLC ברורה. להוסיף כמות קטנה של האבקה להגיע משקל בין 0.7 1.0 mg. רשומה המשקל (למשל 0.88 מ ג). התאם פיפטה אוטומטית של 1 מ"ל להיכנע אמצעי µL שווה ערך לכמות שקל (למשל 880 µL עבור µg 880 שקל). Pipette זו כמות מדגם diluent (MeCN+0.2%TFA). זה יביא פתרון מדגם 1 מ"ג/מ"ל.
    18. וחוץ את המבחנה HPLC עם כובע HPLC מתאימים עם septa. מערבולת המבחנה באופן ידני כדי לקבל את האבקה בפתרון. Sonicate את המבחנה עבור מקסימום 5 דקות להבטיח האבקה בפתרון. לבדוק מול האור כדי להבטיח שישנם אין חלקיקי undissolved. דוגמה זו עכשיו הוא מוכן לניתוח HPLC.
    19. התקן עמודה סי18 HPLC על הציוד HPLC. להתקין את הים של העמודה HPLC בשקע של מחליף חום ממוקם בתוך התנור עמודה ולשקע של העמודה HPLC על הים של flowcell ספקטרופוטומטרים גלוי/אולטרה סגול (UV/VIS).
    20. להכין את המערכת HPLC עם A ממס כמו "מים +0.1% חומצה פורמית" ממיס B כמו "Acetonitrile +0.1% פורמית". ניקוי מערכת HPLC עם שני ממיסים. להגדיר את גלאי UV/VIS λ = 260 ננומטר, עם פס nm 8 ו λ אתהפניה = 550 ננומטר עם רוחב פס 100 ננומטר. להגדיר את עוצמת הקול של הזרקת 1 µL והגדר את החימום עמודה HPLC 60 מעלות צלזיוס. Equilibrate העמודה HPLC עם 75% ממס הכנס בי וברח מעבר הצבע הממס מ 75 ל-85% ממס B יותר מ 2 דקות עם קצב זרימה של 2 מ ל לדקה Equilibrate מעל 1 דקות לפני הזריקה הבאה. להזריק את הדגימה. elutes 1-1 ב- 0.55 דקה, 1-2 elutes ב דקה 0.9 ו- 2-2 elutes ב דקה 1.65.
      הערה ה UV/מול פרמטרים השפעול נבחרים כך האזור שיא של 1-1 הוא זהה לזה של 2-2. 1-1 ו- 2-2 צפויים להיות תמיד equimolar ב כזאתי מצב מוצק. הטוב ביותר להתאים האזורים שיא עבור 1-1 ו- 2-2 מתקבלים עם גלאי UV/VIS בשימוש עם λ = 260 ננומטר (שיא רוחב 8nm); ΛREF = 550 ננומטר (שיא רוחב 100nm).
    21. לקבוע את אזור שיא עבור כל אלה הפסגות 3, לחשב את השטח סכום מרב. לחשב את % יחס שטח שיא (% נקוב) על-ידי חלוקת האזורים שיא של פסגות בודדים על-ידי האזור סכום מרב. דווח על הערכים שהתקבלו כמו ריכוז המבוטא %M של 1-1, 2-2 1-2. ערכים אלה הם שווי ערך ל % המקביל שלהם נקוב.
    22. חזור על הניסוי (שלב 2.1.2 כדי 2.1.21) על ידי רק לשנות את אורך הזמן שחיקה עד 10 דקות, 15 דקות, 20 דקות, 25 דקות, 30 דקות, 32 דקות, מינימום 34, 36 דקות, 38 דקות, 40 דקות ו 45 min כמו 2.1.10. תמיד הפעל ניסוי נוסף לאחר שהגיע שיווי משקל על ידי שפשוף במשך זמן רב יותר להבטיח רמת שיווי משקל קבוע.
      הערה: שחיקה בזמנים ספציפיים נבחרו כדי להגדיר על קטע מעריכית של העקומה קינטי המסתיימת בשיוויי משקל בעקבות תקופת עיכוב הראשונית. ב"שיווי ההרכב שלב הוא עקבי עם כמותיים טופס א' בעוד ההרכב הכימי הוא עקבי עם 97% M 1-2, 1.5% מ' 1-1 ל- 1.5% M 2-2.
    23. להתוות את ההרכב הכימי המתקבל hplc, קורס ניתוח של 1-1, 2-2 , 1-2 כמו %M של ציר ה-y ואת הזמן שחיקה בדקות של ציר ה-x. זה נותן עקומת קינטי ההרכב הכימי. איור 3a מראה דוגמה של עקומת קינטית, התוויית ההרכב הכימי של טחנת הכדור מסודר טחינת נגד שחיקה זמן.
      הערה: היווצרות כמותית של 1-2 מדגים הניסוי הגיעה שיווי משקל תרמודינמי.
    24. להתוות את הרכב המתקבל עידון Rietveld של 1-1, 2-2, טופס A ו- B טופס כמו %M ציר ה-y, שהטחינה זמן בדקות של ציר ה-x. זה נותן עקומת קינטי התוויית ההרכב שלב. איור 3b) מראה דוגמה של עקומת קינטי לכל שלב הקומפוזיציה של טחנת הכדור מסודר טחינת נגד שחיקה זמן.

Figure 2
איור 2: Rietveld עידון מגרש לדוגמה עבור התערובת שיווי משקל תחת כרסום תנאים בעת שימוש מתנול µL 67.
ניסיוני דפוס (קו שחור), דפוס מחושב עבור תבנית טופס א' (כחול), מחושב עבור טופס B (אדום) והתבנית ההבדל (אפור). העידון נפגשות עם Rwp=10.82% χ2 = 2.65. בדוגמה ספציפית זו, ה-R יחס 41%, והוא גודל הקריסטל נאמדת nm 71 ו- 86 עבור טופס A ו- B טופס בהתאמה. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.

Figure 3
איור 3: עקומות קינטי השיג עבור טחנת הכדור מסודר טחינת התגובה של 1-1 +2-2 +2 %M dbu (a, b).
התאמה לא בוצעה - הקווים הם רק מדריך לעין. הגרף מציג את ההרכב של המגיבים (1-1 & 2-2) ויצרו heterodimer (טופס A ו- B טופס) כמו %M נגד שחיקה זמן) ניתוחים HPLC מציג את ההרכב הכימי של האבקה בכל נקודה קינטי; b) Rietveld עידון של PXRD סורקת את מראה הרכב של האבקה בכל נקודה קינטי. הוא מדגים כי טופס א' נוצר אך ורק בזמן טופס B לא נוצר בשלב כלשהו קינטי. הודפס מחדש באישור JACS, 2014, 136, 16156 (הפניה למעורר 27). זכויות יוצרים 2014 אמריקאי כימית בחברה. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.

  1. חקירה ראשונית של שחיקה הזמן הנדרש כדי לסנתז טופס B על ידי טחנת הכדור השהיה עם 50µL MeCN כדי שיווי משקל
    1. בצע את שלב 2.1.2 כדי 2.1.6.
    2. לוותר על 50 µL MeCN מעל האבקה עם פיפטה 100 µL נמנע מקשר של קצה פיפטה רטוב עם האבקה. ראה סעיף 1.1 ו- 1.2 בפרוצדורות מומלצות על ממיסים אורגניים pipetting pipetting הפוכה, במצב pipetting רגיל.
      הערה: אל תיגע האבקה עם קצה פיפטה המכילים שאריות של MeCN. האבקה מיד מתקבצים סביב קצה פיפטה רטוב וכתוצאה מכך סטויכיומטריה המסכן את האבקה, הממס זה להשפיע על קינטיקה, תבטל את הניסוי. כל פיפטה ידנית או פיפטה אוטומטית ב pipetting הפוך או רגיל pipetting יהיה מתאים הניסוי הזה. 50 µL MeCN הוא טוב העולה µL 23 MeCN הדרושים לביצוע התגובה הזו. לכן pipetting המדויקת אינה נדרשת כאן.
    3. בצע את שלב 2.1.7 כדי 2.1.12.
    4. לנתח את ההרכב על ידי עידון Rietveld צעדים 2.1.13 כדי 2.1.15, ההרכב הכימי מאת HPLC כמו 2.1.16 כדי 2.1.21.
      הערה: טופס א' הוא לא ציין בתנאים לג טחנת הכדור.
    5. חזור על הניסוי (שלב 2.2.1. כדי 2.2.4) על-ידי רק לשנות את אורך הזמן שחיקה 10 דקות, 13 דקות, 14 דקות, 15 דקות, 17 דקות, 18 דקות, 20 דקות, 25 דקות ו-30 דקות תמיד להפעיל ניסוי נוסף לאחר שהגיע שיווי משקל על ידי שפשוף במשך זמן רב יותר להבטיח את th רמת שיווי משקל אלקטרוני הוא קבוע.
      הערה: אלה טחינת פעמים נבחרו כדי להגדיר על קטע מעריכית של מחקר קינטי המסתיימת בשיוויי משקל בעקבות תקופת עיכוב הראשונית. ב"שיווי ההרכב שלב עולה בקנה אחד עם כמותיים טופס ב' בעוד ההרכב הכימי הוא עקבי עם 97 %M של 1-2, 1.5%M של 1-1 , 1.5%M של 2-2.
    6. להכין את הגרף קינטי ההרכב הכימי כמו 2.1.23 (ראה איור 4a), את ההרכב כמו 2.1.24 (ראה איור 4b)

Figure 4
איור 4: עקומות קינטי השיג עבור טחנת הכדור לג התגובה של +2 1-1-2 +2 %M dbu + 50 µL MeCN. (א,)
התאמה לא בוצעה - הקווים הם רק מדריך לעין. הגרף מציג את ההרכב של המגיבים (1-1 & 2-2) ויצרו heterodimer (טופס A ו- B טופס) כמו %M נגד שחיקה זמן) ניתוחים HPLC מציג את ההרכב הכימי של האבקה בכל נקודה קינטי; b) Rietveld עידון של PXRD סורקת את מראה הרכב של האבקה בכל נקודה קינטי. הוא מדגים כי טופס B נוצר אך ורק בזמן טופס א' לא נוצר בשלב כלשהו קינטי. הודפס מחדש באישור JACS, 2014, 136, 16156 (הפניה למעורר 27). זכויות יוצרים 2014 אמריקאי כימית בחברה. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.

  1. סינתזה של טופס A על ידי טחנת הכדור NG
    1. בצע את כל השלבים בסעיף 2.1. לטחון רק עבור 45 min ב- 30 הרץ אשר מספיק כדי להגיע שיווי משקל.
      הערה: טופס א באופן כמותי נוצר. ההרכב הכימי של המוצר עולה בקנה אחד עם 97 %M של 1-2, 1.5%M של 1-1 , 1.5%M של 2-2.
  2. סינתזה של טופס B על ידי טחנת הכדור, לג
    1. בצע את כל השלבים בסעיף 2.2. לטחון רק למשך 30 דקות ב- 30 הרץ אשר מספיק כדי להגיע שיווי משקל.
      הערה: טופס B באופן כמותי נוצר. ההרכב הכימי של המוצר עולה בקנה אחד עם 97 %M של 1-2, 1.5%M של 1-1 , 1.5%M של 2-2.

3. הכנת טופס א' ו/או טופס B על ידי טחנת הכדור בעומר באמצעות סוגים שונים של כרכים של ממיסים אורגניים כמו לג ממיסים.

  1. נוהל 1: כדור מיל לג תגובה באמצעות ממיסים השהיה עם זיקה גבוהה על הפודרה
    הערה: הליך 1 תוכנן עבור השהיה ממיסים אשר מוצג זיקה גבוהה עבור equimolar תערובת של 1-1 ו- 2-2. דוגמאות לכך הן MeCN, אצטון, THF, DMF, EtOAc ו CHCl3. כדוגמה של הליך זה נדון התוספת של אצטון µL 17.0 כמו לג הממס.
    1. בצע 2.1.1 כדי 2.1.6 אך השתמש בורג 14 מ ל סגר טחינת הצנצנת.
      הערה: לניסויים אלה לג מדויקת, שימוש בורג-הסגר פלדת אל-חלד טחינת צנצנות חותם טפלון שולבו בצומת על מנת ללכוד באופן כמותי הממס, המוצק במהלך טחינת בתוך הצנצנת. סגר snap טחינת צנצנת יכולה לדלוף הממס מהצומת.
    2. לתקן את החלק התחתון של הגבר מחצית שהטחינה ג'אר לספסל פוטי דבק מחדש שמיש, כדי למנוע את מסבים מתגלגל בהמשך ההליך.
    3. הגדר את פיפטה עקירה אוויר אלקטרוניים "להפוך pipetting", את מהירות שואבת שחולק את הגדרת האיטית ביותר, האחסון, לדוגמה, µL 17.0 עבור אצטון. בצע את ההליכים שעלון לשימוש של "pipetting הפוכה" בסעיף 1.1.
    4. לקחת טיפול מיוחד למשל לטפטף אצטון µL 17.0 על פני השטח החשוף של האבקה.
      הערה: אל תיגע האבקה עם קצה פיפטה המכילים שאריות של אצטון. האבקה מיד מתקבצים סביב קצה פיפטה רטוב וכתוצאה מכך סטויכיומטריה המסכן את האבקה, הממס התקרית הזו תהפוך את הניסוי void. אין שום בעיה עם הממס זיקה גבוהה להישאר בתוך קיר את הצנצנת שחיקה או על הכיוון הכדור אשר אינו טעון עם dbu. ממיסים אלה יש משיכה גבוה על הפודרה, כי הם באופן כמותי ייקלטו על ידי האבקה במהלך שחיקה.
    5. קח הנקבה ריק מחצית הצנצנת שחיקה, בזהירות. לעזאזל על הזכר חצי המכיל את האבקה. לעשות זאת בהקדם האפשרי לאחר התוספת של אצטון. בורג חזק כדי להבטיח כי הדיסקית טפלון (PTFE) גורם גושפנקה עמיד בפני נזילה. קלטת החיצוני של הצומת מאובטח עם בידוד בתור אמצעי זהירות נוסף.
    6. בצע 2.1.8 תגובה על כדי 2.1.12 אך את הטיימר ל 45 דקות.
      הערה: ניסויים קינטי ראשוני באמצעות אצטון כמו הממס לג הראו כי 45 min טחינת מספיק עבור טחנת הכדור טחינת התגובה להגיע את האיזון הרצוי.
    7. לנתח את ההרכב על ידי PXRD כמו 2.1.13 כדי 2.1.15, ההרכב הכימי מאת HPLC כמו 2.1.16 כדי 2.1.21.
      הערה: זה קריטי עבור ניסויים אלה זה הניתוח על ידי hplc, קורס עקביים עם היווצרות כמותית של 1-2 הוכחת כי התגובה מצב מוצק הגיעה שיווי משקל תרמודינמי
    8. לחשב את המונח R. R הוא היחס בין את % מול טופס ב' מול % על הסכום הכולל של heterodimer 1-2 = טופס A+ B טופס.
    9. שלב החזרה 3.1.1 כדי 3.1.8 אמצעי אחסון שונה pipetting של הממס אותו (אצטון) כדי להגדיר את האיזון עקומת (ראה 3.1.9 להלן). ביצוע ניסויים שחיקה על-ידי הוספת באופן עצמאי אצטון 10.0µL, 14.0µL, 15.0µL, 16.0µL, 18.0µL, 20.0µL, 30.0µL, 50.0µL אבקה.
    10. התווה את עקומת שיווי משקל עבור אצטון על-ידי הזנת הערכים %R ציר ה-y, אצטון µL בתאריך ה-x. ציר ה-x מבוטא כמו אצטון µL לכל 200 מ ג של אבקת או אצטון מול לכל מול של אבקת הכולל.
      הערה: במקרה של אצטון, התוספת של 16 µL או פחות של אצטון תוצאות כמותיות טופס א' (0 %R) בעוד התוספת של 17 µL או יותר של אצטון תוצאות כמותיות טופס B (100 %R). דוגמה של ניתוח כימי ושלב שמוביל העקומה equilibration ממס של כדור מיל לג שחיקה באמצעות DMF כפי שניתן לראות לג הממס איור7.

Figure 7
איור 7: טחנת הכדור השהיה של 1-1 + 2-2 + 2 %M dbu עבור 3 h ב- 30 הרץ עם DMF כמו לג הממס. (-ה)
HPLC chromatograms ו PXRD סורק לדוגמאות 3: ב- equililbrium, התוספת של b) 13µL DMF תוצאות כמותיות של טופס, c) תוצאות DMF µL 30 כמותיים טופס B ו- d) 19 תוצאות DMF µL בתערובת של טופס A ו- B טופס. ה) THF equilibration עקומה מוצג עבור כל הניסויים 17 הופיע עם DMF, מתכנן את %R נחוש נגד µL DMF להוסיף את האבקה 200 מ ג. איור זה יש הודפס שוב מתוך מידע משלים. כימיה לביוטכנולוגיה, 2016, 7, 6617 (הפניה למעורר 25). אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.

  1. נוהל 2: כדור מיל לג תגובה באמצעות ממיסים השהיה עם זיקה נמוכה על הפודרה
    הערה: הליך 2 מתאים ממיסים לג אשר מוצג נמוך מאוד אהדה equimolar תערובת של 1-1 ו- 2-2. דוגמאות מתנול, אתנול, אלכוהול איזופרופיל, דימתיל סולפוקסיד, בנזן, טולואן, ציקלוהקסאן ומים. כדוגמה נדון התוספת של מתנול µL 65.0 כמו לג הממס.
    1. בצע 2.1.1 כדי 2.1.4.
    2. העבר סביב 60 מ ג של התערובת סירה ניפוח. להזמין אותו לשימוש מאוחר יותר.
    3. הגדר את פיפטה עקירה אוויר אלקטרוניים כדי "pipetting רגיל", את מהירות שואבת שחולק את הגדרת האיטית ביותר, האחסון, לדוגמה, µL 65.0 עבור מתנול. בצע את ההליכים הנדונים לשימוש של "pipetting רגיל" מצב ב סעיף 1.2.
    4. לתקן את החלק התחתון של הגבר מחצית שהטחינה ג'אר לספסל פוטי דבק מחדש שמיש, כדי למנוע את מסבים מתגלגל בהמשך ההליך.
    5. לטפטף על מתנול 65.0 µL למשל על פני השטח החשוף של האבקה. . שמור על עצמך במהלך dispensing של מתנול לטפטף או גע בחלק הפנימי קירות של הצנצנת.
    6. הנח את הטיפ פיפטה רטוב על פני השטח של האבקה להעביר באופן כמותי את עוצמת הקול של מתנול. האבקה לא נדבקות במגע עם הסוף הרטוב של קצה פיפטה.
      הערה: קינטיקה של ספיגתו של אלה ממיסים האבקה היא איטית מאוד. לכן כל מרכך לא ישירות עם האבקה לא ישתתפו טחנת הכדור טחינת התגובה נותן תוצאות בקנה אחד עם שיש להוסיף פחות ממס.
    7. יוצקים את האבקה שנשארה בעתודה המדבקות wetted של אבקת בצנצנת שחיקה. זה צריך להשמין הממס בתוך האבקה. הקש בקפידה את הצנצנת כדי לדחוס את האבקה wetted.
    8. בצע 2.1.5 כדי 2.1.6.
    9. שווי חצי זכר עם נקבה החצי הריקה של הצנצנת שחיקה. הקפידו לא הסתובבי האבקה מיסב כדורי טעון עם dbu.
    10. להשאיר את הצנצנת שחיקה לעמוד ללא הפרעה מעל 20 דקות. זה צריך לאפשר הממס לטבול האבקה.
    11. לאחר תקופת השריית חלף, בורג צמוד לצומת בצנצנת שחיקה כדי להבטיח כי PTFE למכונת הכביסה הופכת סגר עמיד בפני נזילה. קלטת לצומת מאובטח עם בידוד בתור אמצעי זהירות נוסף.
    12. בצע 2.1.8 תגובה על כדי 2.1.9.
    13. הגדר את תדירות מטחנת טחנת הכדור 30 הרץ, הטיימר עד 60 דקות. וטוחן צריכה לרוץ 4 סטים של 60 דקות. פעולה זו מתבצעת באופן אוטומטי עם הגדרת "לחצן" תוצרת בית.
      הערה: ניסויים קינטי ראשוני הראו כי למעלה מ- 3 עד 4 h נדרש עבור טחנת הכדור טחינת התגובה להגיע את האיזון הרצוי עם מתנול כמו הממס השהיה.
    14. הפעל יישום התוכנה "ללחוץ על כפתור". הזן את הערכים 4 הנדרש כדי לאתחל טחינת וכדי ולהמשיך ללחוץ על התקופה של השעות הנדרש. מספר ודוחף: 4; לדחוף החזק (s): 10; לדחוף תקופה (דקות): 65; מספר יציאת Com: 3.
    15. לחץ על לחצן ' התחל ' בתוכנה "ללחוץ על כפתור" ויחלו שחיקה. מטחנת יעצור אוטומטית לאחר 60 דקות שחיקה כמו מטחנת קבע מיל על הכדור. התוכנה בהגיעו 65 דקות ישלח הוראה להפעיל את ברז חשמלי כדי ללחוץ למטה כדור מיל מטחנת לחצן התחל מחדש שחיקה. מחזור זה לחזור על כמה פעמים כפי שהתבקש בתוכנה "לדחוף כפתור".
      הערה: על לחיצה על לחצן התחל על התוכנה "ללחוץ על כפתור", הממסר יפעיל את ברז חשמלי הממוקם במיקום מקובע ישירות מעל לחצן ' התחל ' מ מטחנת טחנת הכדור. ברז חשמלי מיד יכה לחצן התחל ב, מטחנה MM400 בראשי שהטחינה. ברז חשמלי תשחרר אחיזתה לחצן התחל לאחר מספר שניות נכנס לדחוף את הגדר החזק. מומלץ לאפשר את מטחנת לנוח 5 דקות בין פרקי זמן של 60 דקות זמן שחיקה לבין תחילת ההפעלה שחיקה הבא כדי למנוע התחממות יתר של המנוע.
    16. לנתח את ההרכב על ידי עידון Rietveld 2.1.13 כדי 2.1.15, ההרכב הכימי מאת HPLC כמו 2.1.16 כדי 2.1.21.
    17. לחשב את המונח R כמו 3.1.8.
    18. חזור על הנוהל המלא עם כמויות שונות של הממס זהה להגדרת העקומה שיווי משקל. בדוגמה זו, לבצע ניסויים עצמאית עם 25.0 µL, 50.0 µL, 60.0 µL, 63.0 µL, 64.0 µL, 66.0 µL, 67.0 µL, 68.0 µL, 69.0 µL, 70.0 µL, 75.0 µL, 80.0 µL 85.0 מתנול µL.
    19. התווה את עקומת שיווי משקל ממס כמו 3.1.10.
      הערה: במקרה של מתנול, התוספת של 64µL או פחות של מתנול תוצאות כמותיות טופס א' (0 %R) בעוד התוספת של 68 µL או יותר של מתנול תוצאות כמותיות טופס B (100 %R). דוגמה של העקומה equilibration ממס של טחנת הכדור בעומר שחיקה באמצעות MeOH כפי לג ממס ניתן לראות באיור 6b.
      הערה: התוספת של בנזן, טולואן, ציקלוהקסאן ומים לתערובת equimolar של 1-1 ו- 2-2 תוצאות תמיד אחרי טחנת הכדור טחינת היווצרות טופס A; טופס B הוא לא סיים להתפתח.

Figure 6
איור 6: עקומות שיווי משקל ממס עבור טחנת הכדור טחינת התגובה של 1-1 + 2-2 + 2 %M dbu בעת השימוש במתנול כמו הממס השהיה. (א,)
התאמה לא בוצעה - הקו הוא רק מדריך לעין. העקומה שיווי משקל (%R לעומת µL מתנול נוספות 200 מ ג אבקה) בא) נותן העורג מתאם באמצעות 1 הליך ניסיוני בעוד שם ב) הוא מתאם טוב בעת שימוש ניסיוני פרוצדורה 2. איור זה יש הודפס שוב מתוך מידע משלים. כימיה לביוטכנולוגיה, 2016, 7, 6617 (הפניה למעורר 25). אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.

4. קביעת הרכב על ידי PXRD

הערה: שלב מצב מוצק הרכב תערובות אבקת כפי שהתקבל בסוף הניסוי הטחינה הוא למד על ידי עידון Rietveld באתרו לשעבר האבקה עקיפה נתונים. 32 כמה קווים מנחים כאן מקבלים.

  1. קביעת הרכב
    1. אחזר את המודלים מבנה הגביש עבור 1-1, 2-2, טופס A ו- B טופס ממסד הנתונים המבני של קיימברידג. 33
    2. לצמצם את מספר microstructural מבניים משתנים ופרמטרים רקע צורך להשיג טוב התאמה עם התוכנה עידון Rietveld של בחירה - על פחות מעודן הפרמטרים, קטן יותר סטיות תקן המשוער.
      הערה: ליטושים מבניים ראשוני של טהור חד-פאזי וטוחנים דוגמאות מועילות במובן זה, כפי שהם לאפשר למטב את הסיבוכים דגם וכתובת מבניים כגון התמצאות המועדפות הנחיות לחקר הגבישים. היו אלה זיהינו (0 1 0) 1-1; (0 0 1) עבור 2-2; (1 0 2) ו- (0 0 1) עבור טופס א'; (0 1 0) עבור טופס B. עידון Rietveld מבוצע עם ההנחה כי 1-1 ו- 2-2 הם תמיד equimolar: להגביל את הגורמים בקנה מידה של 1-1 ו- 2-2 יחד כדי להשיג את זה.
    3. חזור על אבקת עקיפה הדגימה הכנה של איסוף נתונים עבור כמה דוגמאות נבחרות להעריך את מידת הדיוק של Rietveld כמותני. (ראה איור 2)
      הערה: ההסכם בין PXRD וניתוח HPLC נמצאה להיות מעולה (ראה איור 3 ו- 4 באיור).
    4. מבצע ליטושים Rietveld עם תוכנה מסחרית. 34 עם זאת ישנם מספר freeware, מסחרי תוכנות עידון Rietveld יכול לשמש לאותן המטרות.
  2. עידון של הפרמטרים פלייבק
    1. לחדד את התרומה פלייבק שיא מרחיבה כדי להפחית את מספר הפרמטרים צורה שיא. השתמש סטנדרטים קריסטלי ספציפיים כגון לנתן hexaboride (מעבדה6) או תחמוצת Yttrium(III) (Y2O3) לבדיקת התרומה פלייבק של הרחבת קו של PXRD הנתונים לפני האוסף של נתונים ניסיוניים כלשהם.
    2. הפעל את השקופית עם מעבדה6 כמתואר בצעדים 2.1.13 כדי 2.1.14.
    3. להחזיר את מודל מבנה הגביש של התקן מן הנתונים פתוח לחקר הגבישים,35 ולעשות עידון Rietveld של תקן בהנחה אין תרומתו שיא הרחבה של תקן עצמה.
    4. בעת ביצוע עידון Rietveld טופס א' ו/או טופס B להשתמש הפסגה לעצב הפרמטרים כמו מעודן בזכות הסטנדרטים וכוללים תנאים הנחשבים לבעלי מדגם התרומה לקו הרחבת בפונקציה צורה שיא. 36 מונח איזוטרופיות יחיד קריסטל גודל התרומה קו הרחבת נמצאה לעבוד טוב בדוגמאות שלנו.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

פרוטוקול זה תמיד התחיל עם experimentalist אימות מיומנויות pipetting שלו או שלה, בוחן את האיכות והביצועים של מדי סוכר או מזרקים בשימוש. הדבר מתבצע בצורה הטובה ביותר על-ידי ביצוע ערכות הדרכה באמצעי אחסון מדויק pipetting של הממס ספציפי נועד לשמש טחנת הכדור טחינת ניסויים. הדיוק של אמצעי האחסון dispensed תאומת על-ידי שקילה בדיקות אימות זה חוזר על עצמו עד לדיוק הרצוי, דיוק מושגת. אימות זה צריך להיעשות עבור כל הממס המשמש טחנת הכדור טחינת ניסויים. איור 5 מראה דוגמה כזו אימות של pipetting מדויק עם acetonitrile.

HPLC הנתונים נאספו כדי להשיג את ההרכב הכימי ואת סריקות PXRD נאספו כדי לקבל את ההרכב שלב של האבקה טחנת הכדור טחינת תגובות (ראה איור 1 עבור ערכת התגובה ואת הרעיון מפתח של שיווי משקל ממס ' עקומות ') . נתונים HPLC מכמת את ההרכב הכימי כמו %M את homodimers 2 (1-1 ו- 2-2), את heterodimer (1-2) בהאבקה. עידון Rietveld שהוכנו את הסריקות PXRD משמש לכמת את ההרכב שלב כמו %M של חומרי המוצא של homodimers (1-1 ו- 2-2), את שני חומרים פולימורפיים (טופס A ו- B טופס) של המוצר heterodimer 1-2 . HPLC יכול לשמש ולכן כדי לאמת את הדיוק של ההרכב שלב התוצאות המתקבלות על-ידי עידון Rietveld על הדגימות באותו; הריכוז משולב של טופס A ו- B הטופס כפי שנקבע על-ידי PXRD %M כדאי ששקול הריכוז של 1-2 כמו %M נקבע על ידי HPLC, בעוד 1-1 ו- 2-2 צריך ריכוז זהה %M נקבע על ידי HPLC ו- PXRD. זה מוצג בבירור על איור 3 ו- 4 איור איפה יש מתאם טוב בין העקומות קינטי התוויית ההרכב הכימי מתקבל על ידי ניתוח HPLC, העיקולים קינטי התוויית ההרכב שלב מתקבל על ידי PXRD ניתוח.

ההצלחה של ההכנה של עקומות ומדויקים שיווי משקל הממס טחנת הכדור טחינת התגובה מסתמך על 3 גורמים:) ומדויקים pipetting על ידי experimentalist; ב) לדעת. מתי טחנת הכדור טחינת התגובה השיגה במצב שיווי משקל, ניתן ללמוד על-ידי ביצוע המחקרים קינטי הרלוונטיים, כפי שמוצג באיור 3 ו- 4 איור; ו- c) באמצעות ההליך נכון ניסיוני עבור כל הממס. העקומה שיווי משקל איור 7 מדגים טוב קורלציה בין %R את µL של DMF נוספות התגובה שחיקה כאשר באמצעות ניתוח ניסיוני 1. עם זאת, ניתוח ניסיוני 1 מספק המתאם עני מאוד בין %R את µL של מתנול נוספו התגובה שחיקה, כפי שמוצג באיור 6a, ואילו השימוש של ניתוח ניסיוני 2 עבור מתנול נותנת קורלציה טובה כפי שמוצג איור 6b . איור 8 מציג באופן אינדיבידואלי, בשילוב ממיסים כמה שונים (MeCN, אצטון, THF, EtOAc, DMF, CHCl3, DCM, MeOH, EtOH, IPA, דימתיל סולפוקסיד) מתבטא עקומות שיווי משקל שונה ממס עבור התגובות לג טחנת הכדור. איור 8 מדגימים כי יכולה להיות מושגת קורלציה טובה בין %R לבין כמות הממס נוספו טחנת הכדור טחינת התגובה אם הטיפול ואת עיצוב ניסיוני טוב זה מוחל בעת ביצוע ניסויים אלה.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

ואילו רוב הספרות על mechanochemistry מתמקדת על תוצאות מעשיות או על מנגנוני התגובה, נייר זה מטפל נקודת הקצה התרמודינמית של שחיקה טחנת הכדור. מנקודת מבט זו, מחקרים קינטי הם צעד הכרחי להגדרה של מישורים שיווי משקל הסופי. דרך מחקרים שיווי משקל קינטי והאחרון שלנו, אנו יודעים כי תגובות שחיקה טחנת הכדור שנדונו כאן מונעים על ידי התרמודינמיקה, וכתוצאה מכך הרכב פולימורף היציב ביותר בתנאים הטחינה נתון. זהו גם בפעם הראשונה לידע שלנו כי שיטות הכנה ניסיוני - כגון שיטות pipetting וההתקנה צנצנת הטחינה - ניסויים mechanochemical הם הציגו ולא בהרחבה.

זה חיוני התוצאה המוצלחת של טחנת הכדור שלג ניסויים כי מחקר קינטי ראשוני נעשה להקים כמה זמן טחנת הכדור טחינת הניסוי צריך להפעיל כדי להגיע שיווי משקל. בתנאים תרמודינמי טחנת הכדור טחינת תגובות יכול להציג שלושה תסריטים שנדונו בכתב היד; a) הוספת לא מספיק נפח של הממס נתון עבור טחנת הכדור טחינת תגובה, שבו מקרה התוצאה היא היווצרות כמותית של טופס א'; b) באמצעות לפחות מספיק נפח של הממס נתון, אשר גורמת להיווצרות כמותית של טופס B; ג) המקרה השלישי הוא הפער בין שני ניגודים, שבו הכישורים, טיפול, תכנון ניסויים של experimentalist הופכים החשוב ביותר. Experimentalist בהצלחה יוכלו להפגין כי הריכוז של טופס B עולה עם נפח מוגבר של הממס נוסף של הממס נתון בצורה sigmoidal עד מספיק הממס להוספת לגרום כמותיים היווצרות טופס B טחנת הכדור לג התגובה. ממיסים מסוימים שינוי זה הוא כה חדה כי הבדל של µL רק 1 מספיק כדי להשיג באופן כמותי את טופס A או B טופס, כמו במקרה של acetonitrile, אצטון. איור 8 מסכם את הדיון הזה.

Figure 8
איור 8: פרט והוא ממיס משולבות כרסום שיווי משקל עקומות להתוות ממס כמו ריכוז לעומת מדד %R.
התאמה לא בוצעה - הקווים הם רק מדריך לעין. הממס חקר הם: MeCN, אצטון, THF, DMF, EtOAc, CHCl3, DCM, דימתיל סולפוקסיד, MeOH, EtOH, IPA ומים. מים לא להוביל להיווצרות של טופס ב' מחלק של DCM כמו לג הממס בוצעה בעזרת מזרק זכוכית צר גז. איור זה יש הודפס שוב מתוך מידע משלים. כימיה לביוטכנולוגיה, 2016, 7, 6617 (הפניה למעורר 25). אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.

מאז תרמודינמי מושגים כלליים, כרסום שיוויי משקל כפונקציה של ריכוז ממס בתנאים לג טחנת הכדור צריך להיות נוטה ללמוד כמעט עבור כל מערכת הגדרת נהלים מקבילה. לכן יש הפוטנציאל לחקור ולגלות חומרים פולימורפיים חדש מאת וריאציה של הממס נוסף, אשר ייתכן ההשלכות המעשיות במסגרות שונות תעשייתי, וזה כולל ביותר אורגניים ואנאורגניים תגובות, גם כן כמו סופרא מולקולרית תרכובות.

סביבת מעבדה (טמפרטורה, לחץ אטמוספרי, לחות) במהלך הכנת הדוגמא וניסויים יכול להשפיע על נקודת הקצה קינטיקה ואיזון של תהליך כרסום - לראות. Tumanov et al. (2017) 37 כדוגמה. מניסיוננו, וריאציות אפילו קטן בגודל ובצורה של הצנצנת הטחינה, מיסבים -, כמו גם החומר הם עשויים - סה כ כמות האבקה יכול להשפיע באופן משמעותי את קצב התגובה ואת שיווי המשקל הסופי של הניסויים הטחינה. Experimentalist צריכה לנקוט זהירות רבה בעיצוב ואת הביצועים של אלה ניסויים, יחסית: (i) באיזו טכניקה pipetting צריך להיות מאומץ על הממס ספציפיים; (ii) כמה תרכובות יש להוסיף את הצנצנת הטחינה ולהיות מעורבים; (iii) הגודל והצורה של הטחינה בצנצנת, מיסבים; (iv) אם נירוסטה או חומר שקוף - אשר הוא הכרחי עבור מקומיים טכניקות כגון ראמאן21,38 - יש לאמץ את הטחינה בצנצנת, מיסבים. פרספקס צנצנות נפגמים בקלות הממס רבים להשתמש עם השהיה ממיסים המשמש לניקוי את הצנצנות. הדפסה תלת-ממדית של צנצנות שקופות polylactic חומצה (PLA) מאפשר עיצוב יותר מסובכים של הגיאומטריה חיצוני של צנצנות, אשר להראות טוב התנגדות מכאני וכימי לעומת פרספקס, ולכן הם מתאימים יותר עבור הכדור-כרסום ניסויים. 39 ניסויים שיווי משקל חייב להתבצע באופן עקבי ככל האפשר, הן ניתוח ניסיוני, חומרה, דהיינו באמצעות שיטות הכנה זהה, צנצנות, מיסבים, הסכום הכולל של אבקה.

חייבים להקפיד שלא overgrind שלא לצורך כפי הפירוק יכול להתרחש. מערכת דיסולפידי שלנו, מוצרים הפירוק יכול להיות שנצפו לדוגמה על-ידי hplc, קורס ניתוח או NMR. אם זה קורה, מחקר קינטי הפירוק הכרחי. טחינת טחנת הכדור חייב להתבצע עבור משך הזמן הקצר שמוביל שיווי משקל.

הגישה הניסיונית הנוכחית יש מגבלות כי אנחנו לא שולטים טמפרטורה מאקרוסקופית ביעילות ואין יודעים טמפרטורות מקומיים בתוך הספינה התגובה פלדה. אנחנו גם כיום אין אפשרות לעקוב אחר ההתפתחות של crystallinity, אשר מתייחס מידת הסדר המבני במתחם מוצק גבישי קריסטל מורפולוגיה במהלך הקורס של שחיקה. בתכונות אבקה, crystallinity בעיקר קשור לגודל הממוצע קריסטל, אשר יכולים להשפיע בצורה מכרעת על stabilities פולימורף. 25 שיפורים באזורים אלה מאוד לשפר היכולת שלנו לחקור ולהבין תהליכים המשמש כבסיס.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

המחברים אין לחשוף

Acknowledgments

השגריר JKMS הם אסירת תודה EPSRC על תמיכה כספית. אנו מודים בלאנד א ג על העיצוב וחזור עמ' דונלי לעיצוב תוכנה אוטומציה טחנות עבור וההתקנה מכני שחיקה. אנו מודים ריצ'רד נייטינגייל, אולי נוריס, סיימון אנחנו הסדנה מכאני לייצור הצנצנות שחיקה, ואת בעל ברז חשמלי עבור הגדרת "ללחוץ לחצן" ו קית Parmenter מבית המלאכה זכוכית-במחלקה לכימיה עבור ייצור של זכוכית מדגם PXRD השקופיות. אנו מודים בלאנד א ג על תחזוקה ותיקון של הסגר בורג טחינת צנצנות. אנו מודים פרופסור ביל ג ' ונס לשימוש של ציוד PXRD-במחלקה לכימיה, פרופסור כריס האנטר לשימוש של מתקני המעבדה שלו. אנו מודים את המחלקה של מדעי כדור הארץ (גיל) לתמיכה כללית.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Bis(2-nitrophenyl) disulfide named 1-1 Aldrich 215228-25G [1155-00-6]
(98%)
Bis(4-chlorophenyl) disulfide named 2-2 TCI D0360 [1142-19-4]
(98+%)
1,8-Diazabicyclo [5.4.0]undec-7-ene (dbu) Acros Organics 160610250 [6674-22-2]
(>97.5 % by GC)
2-nitrophenyl-4-chlorophenyl-disulfide named 1-2 in house synthesis Synthesised by ball mill grinding: 1:1 of 1-1 + 2-2 + 2%M dbu
Form A in house synthesis Polymorph of 1-2 prepared by ball mill neat grinding
Form B in house synthesis Polymorph of 1-2 prepared by ball mill liquid assisted grinding
Formic Acid Scientific Laboratory Supplies 56302-50ML [64-18-6]
Mass spectrometry grade
Trifluoroacetic acid (TFA) ThermoFisher 85183 [76-05-1]
Reagent-Plus 99%
Water (H2O) Rathburn W/0106/PB17 [7732-18-5]
HPLC gradient analysis grade used also for HPLC analysis
Acetonitrile (MeCN), Merck 160610250 [75-05-8]
Hypergrade for LCMS grade LiChrosolv used also for HPLC analysis
Acetone Fisher Scientific A/0606/17 [67-64-1]
HPLC grade
Methanol (MeOH) Fisher Scientific M/4062/17 [67-56-1]
LCMS grade
Ethanol (EtOH) Sigma Aldrich 15727-5L [64-17-5]
laboratory reagent, absolute,
isopropanol (IPA) Fisher Scientific P/7508/17 [67-63-0]
HPLC grade
Tetrahydrofurane (THF) Acros Organics 268290010 [109-99-9]
For HPLC; 99%8, unstabilised
Ethyl acetate (EtOAc) Fisher Scientific E/0906/15 [141-78-6]
Chloroform (CHCl3,) Fisher Scientific C/4966/17 [67-66-3]
HPLC grade, stabilised with amylene
Dichloromethane (DCM) Fisher Scientific D/1857/17 [75-09-2]
HPLC grade, unstabilised
Dimethylformamide (DMF) Alfa Aesar 22915 [68-12-2] very toxic
HPLC grade 99+% pure
Dimethylsulfoxide (DMSO) Alfa Aesar 36480 [67-68-5] very toxic
ACS, 99.9% min
Cyclohexane Fisher Scientific C/8936/15 [110-82-7]
HPLC grade, 99.8+%
Toluene Fisher Scientific Ltd T/2306/15 [108-88-3]
HPLC grade
Benzene Sigma Aldrich 401765 [71-43-2]
puriss pa reagent
5 -120 mL automatic pipette Sartorius Picus eLine systematic error in specification:
for 120mL is ±0.48 mL,
for 60 mL is ±0.36 mL,
for 12 mL is ±0.24 mL
VIAL screw clear 1.5ml + CAP bakelite solid screw PTFE lined for 10mm vial Jaytee Biosciences JW41110 +
JW43927		 Capped vial used for validating accuracy and precision of dispensed solvent
Crystal Structural Database The Cambridge Crystallogra-phic Data Centre (CCDC) Cambridge Structural Database (CSD) Containing over 900,000 entries from x-ray and neutron diffraction analyses
powder X-ray diffractometer Panalytical X-Pert PRO MPD Equipped with an X’Celerator detector with Cu Kα radiation
powder X-ray diffractometer data Collector software Panalytical X’Pert HighScore Plus v3.0 solftware package used to adquire the PXRD data
Rietveld refinement software including Scherrer equation BRUKER Version 6 of TOPAS-Academic To prepare phase composition and crystal size from PXRD scans
HPLC equipment Agilent HP1200 Series modular HPLC system HPLC high pressure binary pump, autosampler, Peltier type column oven with 6 µL heat exchanger and Diode Array Detector with a semi-micro flow cell (1.6uL, 6mm pathlength).
HPLC column Agilent 1.8mm Zorbax XDB C18, (4.6mm ID × 50 mm length)
Ball mill grinder Retsch MM400 modified: replaced safety cover for external safety screen
14 mL snap closure stainless steel jars In house manuctured from 316 stainless steel
14 mL screw closure stainless steel jars In house manuctured from 316 stainless steel -
contains a PTFE washer
Stainless steel ball bearings: Dejay Distribution Ltd 7.0 mm (1.37g) Stainless Steel Balls A.I.S.I. 420 Carbon (0.25/0.35%) & Chromium (12/14%)
"Push a Button" software Developed at Department of Chemistry Written in Visual Basic. It activates an electronically controlled switch (relay).
"Push a Button" Solenoid Magnet Schultz Type 609RP
12 Volt DC		 609RP (RP stands for)
R - for spring-return
P - for push-rod
"Push a Button"
Solenoid holder		 Department of Chemistry To hold solenoid over START button on the MM400
"Push a Button" Relay KM Tronic USB one relay USB Relay Controller - One Channel - HyperTerminal ASCII commands. Connection to a PC's USB port using VCP (Virtual COM port).
re-usable adhesive putty Bostik Blu-Tack Used to hold the jar fixed on the bench.

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. James, S. L., et al. Mechanochemistry: opportunities for new and cleaner synthesis. Chem Soc Rev. 41 (1), 413-447 (2012).
  2. Braga, D., et al. Solvent effect in a "solvent free" reaction. CrystEngComm. 9 (10), 879-881 (2007).
  3. Karki, S., Friscic, T., Jones, W. Control and interconversion of cocrystal stoichiometry in grinding: stepwise mechanism for the formation of a hydrogen-bonded cocrystal. CrystEngComm. 11 (3), 470-481 (2009).
  4. Kaupp, G. Solid-state molecular syntheses: complete reactions without auxiliaries based on the new solid-state mechanism. CrystEngComm. 5 (23), 117-133 (2003).
  5. Biswal, B. P., et al. Mechanochemical synthesis of chemically stable isoreticular covalent organic frameworks. J Am Chem Soc. 135 (14), 5328-5331 (2013).
  6. Garay, A. L., Pichon, A., James, S. L. Solvent-free synthesis of metal complexes. Chem Soc Rev. 36 (6), 846-855 (2007).
  7. Kaupp, G. Mechanochemistry: the varied applications of mechanical bond-breaking. Cryst Eng Comm. 11 (3), 388-403 (2009).
  8. Morris, R. E., James, S. L. Solventless synthesis of zeolites. Angew Chem Int Ed Engl. 52 (8), 2163-2165 (2013).
  9. Stolle, A., Szuppa, T., Leonhardt, S. E., Ondruschka, B. Ball milling in organic synthesis: solutions and challenges. Chem Soc Rev. 40 (5), 2317-2329 (2011).
  10. Suryanarayana, C. Mechanical alloying and milling. Prog Mater Sci. 46 (1-2), 1-184 (2001).
  11. Wang, G. W. Mechanochemical organic synthesis. Chem Soc Rev. 42 (18), 7668-7700 (2013).
  12. Braga, D., Grepioni, F. Reactions between or within molecular crystals. Angew Chem Int Ed Engl. 43 (31), 4002-4011 (2004).
  13. Friscic, T., Childs, S. L., Rizvi, S. A. A., Jones, W. The role of solvent in mechanochemical and sonochemical cocrystal formation: a solubility-based approach for predicting cocrystallisation outcome. Cryst Eng Comm. 11 (3), 418-426 (2009).
  14. Fucke, K., Myz, S. A., Shakhtshneider, T. P., Boldyreva, E. V., Griesser, U. J. How good are the crystallisation methods for co-crystals? A comparative study of piroxicam. New J Chem. 36 (10), 1969-1977 (2012).
  15. Bennett, T. D., et al. Facile mechanosynthesis of amorphous zeolitic imidazolate frameworks. J Am Chem Soc. 133 (37), 14546-14549 (2011).
  16. Braga, D., et al. Mechanochemical preparation of molecular and supramolecular organometallic materials and coordination networks. Dalton Trans. (10), 1249-1263 (2006).
  17. Yuan, W., Friščić, T., Apperley, D., James, S. L. High Reactivity of Metal-Organic Frameworks under Grinding Conditions: Parallels with Organic Molecular Materials. Angew Chem Int Ed Engl. 122 (23), 4008-4011 (2010).
  18. Icli, B., et al. Synthesis of Molecular Nanostructures by Multicomponent Condensation Reactions in a Ball Mill. J Am Chem Soc. 131 (9), 3154-3155 (2009).
  19. Hsu, C. -C., et al. Solvent-free synthesis of the smallest rotaxane prepared to date. Angew Chem Int Ed Engl. 47 (39), 7475-7478 (2008).
  20. Boldyreva, E. Mechanochemistry of inorganic and organic systems: what is similar, what is different? Chem Soc Rev. 42 (18), 7719-7738 (2013).
  21. Gracin, D., Štrukil, V., Friščić, T., Halasz, I., Užarević, K. Laboratory Real-Time and In Situ Monitoring of Mechanochemical Milling Reactions by Raman Spectroscopy. Angew Chem Int Ed Engl. 53 (24), 6193-6197 (2014).
  22. Halasz, I., et al. In situ and real-time monitoring of mechanochemical milling reactions using synchrotron X-ray diffraction. Nat. Protocols. 8 (9), 1718-1729 (2013).
  23. Ma, X., Yuan, W., Bell, S. E. J., James, S. L. Better understanding of mechanochemical reactions: Raman monitoring reveals surprisingly simple 'pseudo-fluid' model for a ball milling reaction. Chem Commun. 50 (13), 1585-1587 (2014).
  24. Tumanov, I. A., Michalchuk, A. A. L., Politov, A., Boldyreva, E., Boldyrev, V. V. Inadvertent Liquid Assisted Grinding: A Key to "Dry" Organic Mechano-Co-Crystallisation? CrystEngComm. 19, 2830-2835 (2017).
  25. Belenguer, A. M., Lampronti, G. I., Cruz-Cabeza, A. J., Hunter, C. A., Sanders, J. K. M. Solvation and surface effects on polymorph stabilities at the nanoscale. Chem Sci. 7 (11), 6617-6627 (2016).
  26. Belenguer, A. M., Friscic, T., Day, G. M., Sanders, J. K. M. Solid-state dynamic combinatorial chemistry: reversibility and thermodynamic product selection in covalent mechanosynthesis. Chem Sci. 2 (4), 696-700 (2011).
  27. Belenguer, A. M., Lampronti, G. I., Wales, D. J., Sanders, J. K. M. Direct Observation of Intermediates in a Thermodynamically Controlled Solid-State Dynamic Covalent Reaction. J Am Chem Soc. 136 (46), 16156-16166 (2014).
  28. Evora, A. O. L., et al. Resolved structures of two picolinamide polymorphs. Investigation of the dimorphic system behaviour under conditions relevant to co-crystal synthesis. CrystEngComm. 14 (24), 8649-8657 (2012).
  29. Trask, A. V., et al. Selective polymorph transformation via solvent-drop grinding. Chemical Communications. (7), 880 (2005).
  30. Hasa, D., Miniussi, E., Jones, W. Mechanochemical Synthesis of Multicomponent Crystals: One Liquid for One Polymorph? A Myth to Dispel. Cryst Growth Des. 16 (8), 4582-4588 (2016).
  31. Hunter, C. A., Anderson, H. L. What is cooperativity? Angew Chem Int Ed Engl. 48 (41), 7488-7499 (2009).
  32. McCusker, L. B., Dreele, R. B. V., Cox, D. E., Louër, D., Scardi, P. Rietveld refinement guidelines. J Appl Crystallogr. 32 (1), 36-50 (1999).
  33. Allen, F. The Cambridge Structural Database: a quarter of a million crystal structures and rising. Acta Crystallogr Sect B. 58 (3 Part 1), 380-388 (2002).
  34. Coelho Software. TOPAS-Academic v.version 4.0. , Available from: http://www.topas-academic.net/ (2006).
  35. Gražulis, S., et al. Crystallography Open Database-an open-access collection of crystal structures. J Appl Crystallogr. 42 (4), 726-729 (2009).
  36. Cheary, R. W., Coelho, A. A fundamental parameters approach to X-ray line-profile fitting. J Appl Crystallogr. 25 (2), 109-121 (1992).
  37. Tumanov, I. A., Michalchuk, A. A. L., Politov, A., Boldyreva, E., Boldyrev, V. V. Inadvertent Liquid Assisted Grinding: A Key to "Dry" Organic Mechano-Co-Crystallisation? CrystEngComm. 19, 2830-2835 (2017).
  38. Batzdorf, L., Fischer, F., Wilke, M., Wenzel, K. J., Emmerling, F. Direct In Situ Investigation of Milling Reactions Using Combined X-ray Diffraction and Raman Spectroscopy. Angew Chem Int Ed Engl. 54 (6), 1799-1802 (2015).
  39. Tumanov, N., Ban, V., Poulain, A., Filinchuk, Y. 3D-printed jars for ball-milling experiments monitored in situ by X-ray powder diffraction. J Appl Crystallogr. 50 (4), 994-999 (2017).

Tags

כימיה גיליון 131 mechanochemistry אורגניים טחנת הכדור טחינת תגובות nanocrystals כימיה קוולנטיות דינמי מצב מוצק שליטה תרמודינמי פולימורף טרנספורמציה שיווי משקל הממס עקומות
Mechanochemistry אמין: פרוטוקולים עבור תוצאות לשחזור מדליק, נוזל בסיוע טחנת הכדור טחינת ניסויים
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Belenguer, A. M., Lampronti, G. I.,… More

Belenguer, A. M., Lampronti, G. I., Sanders, J. K. M. Reliable Mechanochemistry: Protocols for Reproducible Outcomes of Neat and Liquid Assisted Ball-mill Grinding Experiments. J. Vis. Exp. (131), e56824, doi:10.3791/56824 (2018).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
Simple Hit Counter