Summary
유기 반응 검사 중지 흐름 마이크로-튜브 (SFMT) 기체 반응 물 및 가시광선 중재를 사용 하는 원자로 반응 제공 됩니다를 사용 하 여 프로토콜.
Abstract
새로운 반응 유기 합성에 대 한 기술 심사 연속 마이크로-흐름 및 기존 배치 원자로, 만들어낸된 정지 흐름 마이크로 튜브 (SFMT) 원자로에서 요소를 결합 하 여 최근 입증 되었다. SFMT, 높은 압력을 필요로 하는 화학 반응 안전 하 고 편리한 방법을 통해 동시에 상영 될 수 있습니다. SFMT에서 전형 연속 흐름 반응 기에 반응에서 일반적인 문제는, 교차 오염은 피 한다. 또한, 상업적으로 이용 가능한 빛 투과성 마이크로 튜브 빛 중재 반응 배치 원자로에 비해 더 효과적인 균일 한 빛 노출 때문에 대 한 탁월한 선택으로 SFMT에 통합할 수 있습니다. 전반적으로, SFMT 반응 기 시스템은 지속적인 흐름 원자로 비슷한 반응 시 약 가스 통합 있는 빛-조명, 간단 하지만 매우 효율적인 반응 시스템 심사를 가능 하 게 필요에 대 한 배치 원자로 보다 더 우수한. 또한, 모든 성공적으로 개발 된 반응은 SFMT 반응 기 시스템에서 대규모 생산을 위한 연속 흐름 합성에 편리 하 게 번역 될 수 있다.
Introduction
흐름 화학 녹색과 지속 가능한 프로세스1,2의 운동으로 잘 태세 이다. 배치 원자로, 달리 연속 흐름 반응 기 향상 된 열 관리, 향상 된 혼합 제어, 내부 압력 조절 등 상당한 장점을 있습니다. 이러한 장점을 크게 연속 흐름 시스템에서 부산물의 형성을 줄일. 또한, 연속 흐름 다른 주에서 시 약의 우수한 계면 면적 때문에 마이크로 튜브 내에서 복 형 가스-액체 반응을 향상 시킵니다. 연속 흐름 반응 기는 또한 마이크로 튜브3에 걸쳐 향상 하 고 균일 한 빛 조명으로 인해 광합성에 대 한 좋은 플랫폼을 제공합니다.
연속 흐름 기술에 성공에 불구 하 고 여전히 반응 촉매, 용 매 및 시 약2를 포함 하는 매개 변수에 대 한 심사에 제한이 있습니다. 압력 흐름 시스템에서 변경 것 이다 크게 흐름 평형에 영향을. 또한, 클래식 연속 흐름 시스템은 일반적으로 상영 한 번에, 그것은 효율적인 병렬 반응 심사에 시간이 걸리는 한 반응에 제한 됩니다. 연속 흐름 합성에서 반응 시간 또한 마이크로 튜브 반응 기 크기에 의해 제한 됩니다. 또한, 연속 흐름 검사는 캐리어 매체는 다른 반응4사이 채택 하더라도 더 높은 온도에서 교차 오염을 하는 경향이.
따라서, 연속 흐름 시스템에서 이산 매개 변수를 심사의 어려움을 해결 하기 위해 우리 반응 검사 시 약 기체 및 사진 중재 반응2를 포함 하는 정지 흐름 마이크로 튜브 (SFMT) 반응 기 시스템 개발. SFMT 원자로 구성 요소 배치 원자로의 연속 흐름 반응 기. 차단 밸브의 소개 entraps 마이크로 튜브, 배치 원자로 비슷한 개념 내의 시 약 그리고 시스템 압력 소형 고압 반응 기도 동작 하는 SFMT. SFMT 수 다음 수 침수 물 또는 기름 목욕으로 열 반응 기 시스템을 도입. 보이는 조명 또한 마이크로 튜브에 사진 중재 반응 촉진 반응 기간 동안는 빛 났다 될 수 있습니다.
SFMT, 가연성 또는 독성 가스, 에틸렌, 아세틸렌, 일산화 탄소, 배치 원자로1,,24에 비해 안전한 방식에서 귀중 한 화학 물질을 생성 하기 위해 활용할 수 있습니다. 그것은 같은 반응 가스를 사용 하 여 자산 저렴 한 화학 원료 고 반응 완료 후 쉽게 제거 될 수 있다, 제공 하는 청소기 절차2. 그와 반대로, 배치 원자로에서 실시 하는 대부분 반응 개발의 불편으로 인해 반응 가스의 사용과 높은 압력과 온도에서 폭발의 위험을 제외 하 경향이 있다. 가스 시 약을 고용 하는 경우 그들은 일반적으로 버블링 또는 풍선을 통해 배치 원자로에 소개 된다. 이 일반적으로 낮은 재현성 또는 인터페이스에서 낮은 혼합 효율 때문에 반응 했다. 고압 용기는 일반적으로 반응성 가스의 용 해도 향상에 적용 됩니다, 힘 드는 특히 가연성 가스와 폭발의 위험이 있습니다. 또한, 그의 불투명 표면 통용 된다 고압 원자로 사진 중재 반응에 적합 했다. 따라서, 반응 가스 시 약의 구성 및 사진 중재 반응은 일반적으로 왼쪽 미개척. 이러한 맥락에서 SFMT 원자로 가스 시 약 마이크로 튜브 내는 백 프레셔 레 귤 레이 터 (BPR) 안전 하 고 편리한 방식으로2에서 내부 압력을 조절 하기 위해의 원조로 이용 될 수 있다 때문에 이상적인 플랫폼을 제공 합니다. 가스 시 약을 포함 하는 반응, 외-가시광선 승격된 합성 유기 합성5,6에 대 한 큰 약속 표시 됩니다. 그러나, 가시 광선 중재 반응의 가장 큰 낙하 중 대형 선박7광자 전송의 감쇠 효과 인해 기존의 배치 원자로에서 확장성 이다. 고 출력 광원을 사용 하는 경우-조사 부산물 형성 될 수 있습니다. 또한, 가스 약 드물게 적용 되었을 복잡 한 기구 시스템 때문에 주로 사진 화학 반응에서 가스 위상 반응 높은 압력2에서 사용 하는 경우. SFMT, 같은 좁은 채널의 도입을 통해 고압 가스 환경 빛 조사에서 쉽게 얻을 수 있습니다.
따라서,이 이점 및 가스 관련 변환 및 빛 중재 반응의 조건 심사에 대 한 SFMT를 사용 하 여 절차를 이해 하는 더 많은 과학자 수 있도록 비디오 목표 상세.
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Protocol
모든 가능한 독성과 발암 성 화학 물질을 처리 하기 전에 모든 관련 물질 안전 데이터 시트 (MSDS)를 참조 하십시오. 공학적 통제, 입고 충분 한 개인 보호 장비 뿐만 아니라 연기 후드와 가스 실린더 등의 사용을 포함 하 여 어떤 반응을 시작 하기 전에 적절 한 위험 평가 실시 합니다. 가스 실린더의 실패에 의해 발생 하는 어떤 사고를 피하기 위해 가연성 가스를 사용 하기 전에 적절 한 훈련을 실시 한다.
1. 가스 관련 반응2
- 아세틸렌 탱크의 준비
아세틸렌 탱크 20 psi의 설정된 가스 레 귤 레이 터 (137895 Pa), 원하는 백-5 psi의 압력 이상 (34474 Pa) 시스템에 사용.
참고: 자세한 내용은 설정 가스 레 귤 레이 터의 그림 1 을 참조 하십시오.
참고: 역 압 레 귤 레이 터 (BPR)은 튜브의 끝에, SFMT 설정에 대 한 자세한 내용은 그림 2 및 3을 참조 하십시오. - 4 iodoanisole 솔루션의 준비
- 10 mL 둥근 바닥 플라스 크에 10 mm 자기 볶음 바 추가.
- 무게 밸런스와 58.5 mg 4-iodoanisole를 측정 하 고 둥근 바닥 플라스 크에 전송.
주의: Aryl 할로겐 irritants 있으며 해로울 수 있습니다. 계속 하기 전에 관련 MSDSs를 참조 하십시오. - 8.5 밀리 그램 Pd (PPh3)2Cl2, 1.0 mg copper(I) 요오드 화물, 21.0 mg 1, 3, 5-trimethoxybenzene (내부 표준) 및 80 µ L N, N-Diisopropylethylamine (DIPEA) 같은 둥근 바닥 플라스 크에 추가 합니다. 둥근 바닥 플라스 크에 디 메 틸 sulfoxide (DMSO)의 약 2.5 mL를 추가 합니다.
주의: Pd (PPh3)2Cl2, copper(I) 요오드 화물, DIPEA irritants 고 해로울 수 있습니다. 계속 하기 전에 관련 MSDSs를 참조 하십시오.
주의: 1, 3, 5-trimethoxybenzene는 가연성 및 휘발성. 점화 소스에서 계속.
주의: DMSO는 독성 화학 물질. 계속 하기 전에 관련 MSDSs를 참조 하십시오. - 고무 격 막으로 둥근 바닥 플라스 크를 밀봉 하 고 혼합물은 실내 온도 압력에서 열 접시에 볶음 모든 고체가 녹아 때까지.
참고: 더 쥡니다 동종 솔루션 되도록 할 수 있습니다. - 열 접시에 감동 하는 상수를 유지 하면서 약 15 분 동안 아르곤 가득 풍선으로 반응 혼합물을 드. 둥근 바닥 플라스 크 내에서 불활성 환경을 위해 15 분 후 두 바늘을 제거 합니다.
참고: 에 드 절차에 대 한 그림 4 를 참조 하십시오.
- SFMT 반응 기에서 액체 가스 층의 혼합
- 8 mL 스테인리스 주사기 고무 격 막 통해 바늘 커넥터 를 통해 긴 바늘에 연결 된 둥근 바닥 플라스 크에서 모든 반응 혼합물을 추출 합니다. 바늘을 제거 하 고 스테인리스 주사기 주사기 펌프에 연결. 고 순도 Perfluoroalkoxy 알칸 (HPFA)에 주사기를 연결 튜브 (마약과 1/16", 아이디 0.03", 300 cm, 볼륨 = 1.37 mL) T-커넥터를 통해.
참고: 니 들 커넥터 를 사용 하 여 연결 모두 스테인리스 긴 바늘, 바늘 커넥터를 사용 하 여 대 한 자세한 내용은 그림 5 를 참조 하십시오.
참고: 모든 공기 방울이 주사기 펌프에 연결 하기 전에 스테인리스 주사기에서 제거 해야 합니다.
참고: 모든 튜브는 공기의 노출을 줄이기 위해, 튜브에 대 한 연결에 그림 2 와 3 참조 설정에 반응 혼합물을 연결 하기 전에 조여 있는지 확인 합니다. - HPFA 튜브에 펌핑 될 반응 혼합물에 대 한 300 µ L/min 주사기 펌프의 유량을 설정 합니다. 에 니 들 밸브 와 아세틸렌의 유량 조정 플러그 따라 1:1 액체: 가스 비율. Equilibrated 비율 HPFA 튜브 가스/액체 슬러그 시 약으로 채워질 때까지 유지 되었다.
주의: 아세틸렌은 가연성. 점화 소스에서 계속.
참고: BPR는 아세틸렌 가스 튜브를 제거 하기 전에 아세톤 유리병에 배치 됩니다.
참고: 거품 그 압력은 쌓아 SFMT 반응 기 내에서 SFMT 반응 기에 반응 혼합물을 펌핑 하기 전에 되도록 BPR의 아세톤 유리병에서 관찰 될 때까지 처음 아세틸렌 가스 배관 제거. 액체: 가스 비율의 더 나은 그림 그림 6 을 참조 하십시오. - 모든 액체 HPFA 튜브에 주입 되어 했다 또는 액체 BPR에서 누출 하기 시작 하면 끝에 밸브를 닫습니다. 액체 배관에는 배관 내의 압력을 유지 하기 위해 이동 중지 될 때까지 더 많은 아세틸렌에 펌프. 시작 지점에서 밸브 하 고 완료 되 면 니 들 밸브를 닫습니다. 기름 목욕에 전체 설치를 전송 하 고 2 시간 동안 품 어.
참고: 밸브는 실리콘 오일에서 오염을 방지 하기 위해 기름 목욕 위에 유지 됩니다.
참고: 미리 그것에 SFMT 반응 기를 전송 하기 전에 원하는 온도에 기름 목욕이 열. - 1 시간 후, 반응 혼합물을 8 mL 스테인리스 주사기를 사용 하 여 10 mL 유리병에 펌프. Diethyl 에테르 (약 4.0 mL) 튜브에서 어떤 잔류물 든 지 밖으로 씻어로 8 mL 스테인리스 주사기를 채우십시오.
주의: Diethyl 에테르 가연성 이다입니다. 모든 점화 소스에서 계속.
참고: 헥 산 후속 단계에 대 한 오염 방지를 진행 하기 전에 실리콘 기름을 멀리 세척 사용 될 수 있습니다. - 포화 NH4Cl 용액 (4.0 mL) separatory 깔때기의 도움으로 1.5 mL diethyl 에테르와 액체-액체 추출 다음 결합 된 유기 층에 추가 되었습니다.
주의: NH4Cl은 해로울 수 있습니다. 계속 하기 전에 관련 MSDSs를 참조 하십시오. - 수익률을 결정 하기 위해 유기 층으로 가스 착 색 인쇄기 질량 스펙트럼 (GC-MS) 분석을 수행 합니다.
참고: 1, 3, 5-trimethoxybenzene 내부 표준으로 1.2.3 단계에서 추가 되었습니다.
참고: 내부 표준 보정 곡선 선형 회귀 곡선을 파생 하는 제품의 다른 질량을 가진 음모를 했다. 제품의 수율은 선형 회귀 곡선에서 보간됩니다. 보정 곡선에 대 한 자세한 내용은 참고 2를 참조 하십시오.
- 8 mL 스테인리스 주사기 고무 격 막 통해 바늘 커넥터 를 통해 긴 바늘에 연결 된 둥근 바닥 플라스 크에서 모든 반응 혼합물을 추출 합니다. 바늘을 제거 하 고 스테인리스 주사기 주사기 펌프에 연결. 고 순도 Perfluoroalkoxy 알칸 (HPFA)에 주사기를 연결 튜브 (마약과 1/16", 아이디 0.03", 300 cm, 볼륨 = 1.37 mL) T-커넥터를 통해.
2입니다.사진-중재 반응5
- 30.8 mg benzylidenemalonitrile, 4.1 mg 9-mesityl-10-methylacridinium 과염소산염, 67.3 mg tetramethylethylene 및 2.0 mL dichloroethane 10 mL 실리콘 septa 유리병에 추가 합니다.
주의: Benzylidenemalonitrile, 과염소산염 9-mesityl-10-methylacridinium, tetramethylethylene 및 dichloroethane는 가연성. 모든 점화 소스에서 계속. - 드 15 분 아르곤 채워진 풍선에 대 한가 대 한 유리병 안에 불활성 환경 되도록 15 분 후 두 바늘을 제거 합니다.
참고: 에 드 절차에 대 한 그림 4 를 참조 하십시오. - HPFA 튜브 제거 (마약과 1/16", 아이디 0.03", 340 cm, 볼륨 = 1.5 mL) 아르곤 가스는 아르곤 가스 실린더는 연합 본문 보기를 SFMT 반응 기에 직접 연결 하 여 약 5 분. 5 분의 표시 시간 도달 후 HPFA 튜브 내에서 아르곤 가스를 모 함 하 두 밸브를 닫습니다.
참고: 에 대 한 자세한 내용은 연합 본문 보기를 사용 하 여 그림 5 를 참조 하십시오. - 3 mL와 함께 붙어 긴 바늘, 일회용 주사기 10ml 실리콘 septa 유리병에서 반응 혼합물을 추출 합니다. 바늘을 제거 하 고 일회용 주사기는 주사기 커넥터를 통해 HPFA 튜브를 연결. 반응 혼합물에서 수동으로 펌프 두 밸브를 엽니다. HPFA 튜브 반응 혼합물으로 채워 졌는 일단 두 밸브를 다시 닫습니다.
참고: 에 대 한 자세한 내용은 주사기 커넥터를 사용 하 여 그림 5 를 참조 하십시오.
참고: HPFA 튜브 펌핑 하기 전에 동일한 솔루션을 보장 하기 위해 주사기와 잘 반응 혼합물을 혼합.
참고: 튜빙 볼륨을 초과 하는 초과 용 매를 있을 수 있습니다. 장소는 낭비에 튜브 끝 오버플로된 반응 혼합 수집을 할 수 있다. - 블루 LED의 한가운데에 SFMT 반응 기 장소 (λ최대 425 = nm, 2 m, 20 W) HPFA 배관의 동등한 노출 되도록 스트라이프. HPFA 약 5-48 시간 동안 방사선에 노출 되었다.
참고: 블루 LED 줄무늬의 길이 2 미터 반응 진행에 대 한 충분 한 에너지를 제공 하기 위해 설정 됩니다. - 3 mL 일회용 주사기 주사기 커넥터 조각으로 깨끗 한 둥근 바닥 플라스 크에 반응 혼합물에 밖으로 펌프. 초과 diethyl 에테르 같은 둥근 바닥 플라스 크에 3 mL 일회용 주사기를 사용 하 여 어떤 잔류물 든 지 밖으로 씻어.
참고: 에 대 한 자세한 내용은 주사기 커넥터를 사용 하 여 그림 5 를 참조 하십시오. - 측정 0.06 m m o l의 1, 3, 5-trimethoxybenzene (내부 표준) 결합 된 유기 혼합물에 추가 하 고. Rotavap 기계와 감소 된 압력 초과 용 매를 제거 합니다.
- 긴 바늘으로 연결 된 1 mL 일회용 주사기 deuterated 클로 프롬의 0.6 mL를 측정 하 고 집중된 원유 제품에 추가. 원유 1H NMR 분석에 대 한 깨끗 한 NMR 튜브에 deuterated 혼합물을 전송 합니다.
참고: 6.10 ppm에 내부 표준에 대 한 적분 (x) 전체를 비교 하 여 전환 속도 계산 하는 (y) 3.38 ppm에서 형성 하는 제품의.
3. 사진-중재 가스 관련 반응2
- 아세틸렌 탱크의 준비
약 20 psi 아세틸렌 탱크의 가스 레 귤 레이 터 설정 (137895 Pa) 원하는 백-5 psi의 압력 보다는 (34474 Pa) 시스템에서.
참고: 자세한 내용은 설정 가스 레 귤 레이 터의 그림 1 을 참조 하십시오.
참고: 역 압 레 귤 레이 터 (BPR)은 튜브의 끝에, 그림 2 및 3 에 대 한 자세한 내용은 SFMT 설정을 참조 하십시오. - Bromopentafluorobenzene 솔루션의 준비
- 불활성 분위기에서 74.1 mg bromopentafluorobenzene, 2.8 mg Ir(ppy)2(dtbbpy) PF6 46.8 mg 2,2,6,6-Tetramethylpiperidin-1-yl 추가) 10 mL 실리콘 격 막으로 oxyl (템포). 모든 시 약을 분해 하는 동일한 10 mL 유리 유리병에 이기의 3.0 mL를 추가 합니다.
주의: Bromopentafluorobenzene 이기 있으며 높은 가연성 및 휘발성입니다. 모든 점화 소스에서 계속.
주의: Ir(ppy)2(dtbbpy) PF6 와 템포 해로울 수 있습니다. 계속 하기 전에 관련 MSDSs를 참조 하십시오. - 아르곤 채워진 풍선으로 반응 혼합물을 얼음 목욕에서 10 분 동안 신중 하 게 드. 유리병에 불활성 분위기 되도록 격 막에서 두 바늘을 제거 합니다.
참고: 에 드 절차에 대 한 그림 4 를 참조 하십시오. - 1 mL 주사기 혼합물으로 DIPEA의 56.0 µ L을 추가 하 고 다른 단계로 3.2.2 비슷한 얼음 욕조에 5 분을 드.
- 불활성 분위기에서 74.1 mg bromopentafluorobenzene, 2.8 mg Ir(ppy)2(dtbbpy) PF6 46.8 mg 2,2,6,6-Tetramethylpiperidin-1-yl 추가) 10 mL 실리콘 격 막으로 oxyl (템포). 모든 시 약을 분해 하는 동일한 10 mL 유리 유리병에 이기의 3.0 mL를 추가 합니다.
- SFMT 반응 기에서 액체 가스 층의 혼합
- 8 mL 스테인리스 주사기 바늘 커넥터를 통해 긴 바늘으로 연결, 실리콘 septa 유리병에서 반응 혼합물을 추출 합니다. 바늘을 제거 하 고 주사기 펌프에 주사기를 연결 합니다. T-커넥터에 콘센트를 연결 합니다.
참고: 니 들 커넥터 를 사용 하 여 연결 모두 스테인리스 긴 바늘, 바늘 커넥터를 사용 하 여 대 한 자세한 내용은 그림 5 를 참조 하십시오.
참고: 모든 가스는 주사기 펌프를 장착 하기 전에 스테인리스 주사기에서 제거 해야 합니다.
참고: 모든 배관은 가스의 노출을 줄이기 위해, 튜브에 대 한 연결에 그림 2 와 3 참조 설정에 반응 혼합물을 연결 하기 전에 조여 있는지 확인 합니다. - 100 µ L/min 흐름 장치 유량 설정 및 HPFA 튜브에 반응 혼합물을 펌프 (마약과 1/16", 아이디 0.03", 300 cm, 볼륨 = 1.37 mL). 2:1 가스/액체 비율 플러그에서 관찰 될 때까지 니 들 밸브 와 아세틸렌의 유량을 조정 합니다.
- 8 mL 스테인리스 주사기 바늘 커넥터를 통해 긴 바늘으로 연결, 실리콘 septa 유리병에서 반응 혼합물을 추출 합니다. 바늘을 제거 하 고 주사기 펌프에 주사기를 연결 합니다. T-커넥터에 콘센트를 연결 합니다.
참고: BPR는 아세틸렌 가스 튜브를 제거 하기 전에 아세톤 유리병에 배치 됩니다.
참고: 거품 그 압력은 쌓아 SFMT 반응 기 내에서 SFMT 반응 기에 반응 혼합물을 펌핑 하기 전에 되도록 BPR의 아세톤 유리병에서 관찰 될 때까지 처음 아세틸렌 가스 배관 제거.
참고: 액체: 가스 비율의 더 나은 그림 그림 6 을 참조 하십시오 그러나 기록해 가스의 볼륨 두 배 시각 추정 하 여 플러그에 액체의 볼륨을 이어야 합니다.
참고: 밸브는 어떤 오염을 방지 하기 위해 물 목욕 위에 남아 있습니다.
참고: 블루 LED 줄무늬의 길이 3 미터 반응 진행에 대 한 충분 한 에너지를 제공 하기 위해 설정 됩니다.
참고: 조심 스럽게 시작 물자로 압력을 줄일 수 있으며 제품 높은 휘발성.
참고: 시작 자료 (bromopentafluorobenzene) 및 2 제품의 19F NMR 스펙트럼 (2, 3, 4, 5, 6-Pentafluorostyrene 및 pentafluorobenzene) 각 화학 물질에 대 한 중요 한 피크를 찾으려고 분석 했다. 원유 19F NMR 스펙트럼 형성 하는 제품의 비율을 결정 하기 위해이 3 중요 한 봉우리의 정수를 비교 하는 데 사용 됩니다. 제품 전환 및 제품 비율의 계산에 대 한 자세한 내용은 참고 2를 참조 하십시오.
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Representative Results
이 연구에서 SFMT 가스 약 (표 1), 빛 중재 반응 (표 2), 및 가스 시 약 및 사진-촉매 (표 3)과 관련 된 반응을 포함 하는 변환을 수행 하는 데 사용 됩니다.
그림 1 전형적인 설정 SFMT 시스템으로 펌핑 되는 가스의 압력을 조절 하기 위하여 가스 실린더에 연결 되어 있어야 가스 레 귤 레이 터에 대 한 표시 됩니다.
그림 2 는 어떻게 시 약 SFMT 시스템으로 펌핑을 시 약에 대 한 연결 되 고 설치를 나타냅니다. 튜브의 길이 반응에 사용 된 총 볼륨에 따라 달라 집니다 그리고 그림 2a와 같이 케이블 타이 의해 보안 또는 고무 밴드와 그림 2b에서 테스트 튜브에 의해 보안 수 있습니다.
참고: 대 한 자세한 내용은 흐름 시스템에서 다양 한 장비의 연결을 참조 하십시오이 문서를 Ref 8.
그림 3 방법에 대 한 더 나은 설명 2d에서 SFMT 시스템의 도식 계획을 보여 줍니다.
그림 4 는 화학 물질을 기체 제거를 위한 전형적인 설정. 풍선은 일반적으로 일회용 주사기에 부착 하 고 고무 밴드와 함께 안전. 풍선 삭제 아르곤 가스와 세 번 이상 아르곤 가스 작성 하기 전에 그리고 그것은 긴 바늘에 연결 되 고 아래와 같이 하단에 완전히 빠져들. 콘센트도 탈출 과정에서 보이는 거품으로 가스를 수 있도록 삽입 됩니다.
참고: 에 대 한 자세한 내용은 생성 과정를 참조 하십시오이 웹사이트 Ref 9.
그림 5에서 흐름 시스템의 여러 부분 표시 되었습니다. 일반적으로, furrule 및 너트 부분 (그림 5a) 튜브의 끝에 연결 하는 중요 한 부분입니다. 이건 튜브를 주사기 주사기 커넥터 (그림 5b) 또는 바늘 커넥터 (그림 5c)를 통해 연결할 수 있도록. 일부 경우에, 함께, 2 개의 관을 연결 하 연합 몸 픽 사용 될 수, 그림 5a와 같이.
그림 5 d (왼쪽), 가스 또는 시스템을 입력 하는 액체의 유량을 조절 하는 데 사용할 수, 니 들 밸브는 BPR (오른쪽), 시스템 내의 압력을 조절에 에이즈를 보여 줍니다.
그림 5e 는 T-커넥터 (왼쪽), (액체 또는 가스) 함께 시스템 두 시 약을 혼합 하는 데 사용 되는 보여줍니다. 중간에 그림 5e 의 오른쪽에 표시 됩니다 차단 밸브의 개폐 위치에 각각. 오픈 상태에는 시 약 가까운 위치 들어가거나 시스템에서 화학 물질을 방지 하는 동안 시스템에 입력할 수 있습니다.
그림 6 은 1:1 비율에 따라 조정 될 수 있는 플러그 가스 시스템 입력 양을 바늘 밸브와 함께. 균형은 되도록 거기 중요 한 유지 반응 진행에 대 한 튜브에 충분 한 아세틸렌 가스입니다.
표 1 에서는 아세틸렌 가스와 결합 하는 Sonogashira에 대 한 최적화 데이터를 보여 줍니다. 아세틸렌 가스와 4-iodoanisole SFMT에 용 매, 팔라듐 촉매, 온도 등 다양 한 조건은 테스트 합니다. SFMT에 최적의 조건 항목 10에에서 표시 됩니다. 그러나 항목 11와 같이 배치 반응 기에서 반응이 반복 되었다,, 변환 및 선택 SFMT 원자로 보다 훨씬 낮은 했다. 이 반응의 수확량은 1을 사용 하 여 GC 분석에 의해 결정 되었다 내부 기준으로 3, 5-trimethoxybenzene.
표 2 에서는 tetramethylethylene (2a)와 benzylidenemalonitrile (2b)는 유기 촉매의 활성화 사진 중재를 통해 알을 보여 줍니다. 반응 최적화 하는 동안 일괄 처리 및 SFMT 원자로에서 실시 됐다 그리고 수확량 비슷합니다. 그러나, 짧은 시간 SFMT 원자로에 필요 합니다. 이 반응의 수확량은 1, 1H NMR 분석에 의해 결정 되었다 내부 기준으로 3, 5-trimethoxybenzene.
표 3 에서는 불 렌 화합물을 생성 하는 원료로 아세틸렌을 사용 하 여 사진 중재 가스 반응을 보여 줍니다. 일괄 처리 및 SFMT 원자로, 아세틸렌 가스 용 매를 사용 하 여 풍선 전에 부풀어 했다 비교 수행 했습니다. 제품의 수율 및 선택도 19조 반응 혼합물의 F-NMR 분석에 의해 결정 했다.
그림 1 : 가스 실린더 가스 레 귤 레이 터 설정. 가스 조정기 가스 실린더 가스 압력 펌프 SFMT 반응 기에 규제 하에 첨부 됩니다. 높은 압력 게이지 (녹색 상자) 부분 (블랙 박스)를 시계 방향 또는 반 시계 방향으로 선회 하 여 렌치를 첨부 하 여 조정 됩니다. 낮은 압력 게이지 (파란색 상자) 꼭지 밸브 (노란색 상자)에 의해 통제 된다. 피뢰기 (오렌지) 안전을 위해 가스 실린더에 들어가기에서 어떤 불꽃을 방지 하기 위해 연결 되어 있습니다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.
그림 2 : SFMT 반응 기에 대 한 설정. [2a] 액체 시 약은 보통 주사기 펌프를 통해 시스템으로 펌핑. BPR는 일반적으로 끝에 첨부 하 고 가스의 압력 튜브 (노란색 상자)에서 충분 한 되도록 아세톤으로 가득 유리 유리병에 삽입. 이것은 액체와 가스는 1:1에서 또는 1:2 비율 (파란색 상자) 니 들 밸브를 조절 하 여 가스 실린더 (블랙 박스)에 연결을 관찰 하는 설정에 플러그 이다. [2b] 튜브 테스트 튜브 또는 차단 밸브에 연결 된 병에 확보 된다.이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.
참고: 그림 2a 에서 끝 가스 실린더 가스 레 귤 레이 터에 의해 규제에 일반적으로 붙어 있다.
그림 3 : SFMT 설정의 연결에 대 한 도식 계획. 두 개의 종료-밸브, 반응 튜브는 BPR 및 주사기 펌프 기본 SFMT 설정 일반적으로 구성 됩니다. 참고 2 허가 적응. 저작권 (2017) 화학의 왕 사회. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.
그림 4 : 드가 설정. 풍선 거품 기체 제거 위해 용 매 하 긴 바늘으로 연결 되어 있습니다. 이 긴 바늘 팁 접촉 하단 때까지 유리병에 삽입 됩니다. 짧은 바늘 headspace에 삽입 되 고 팁 용 매를 만지지 않는다. 이 가스 탈출 수 있도록 콘센트 역할을 합니다.
그림 5 : SFMT 시스템에 필요한 다른 부품. [5a] Furrule와 너트 부분 (왼쪽)와 연합 몸 보기 (오른쪽), [5b] 주사기 커넥터 [5 c] 바늘 커넥터, [5d] 니 들 밸브 (왼쪽), 다시 압력 레 귤 레이 터 (BPR) (오른쪽), [5e 호야] T-커넥터 (왼쪽), 차단 밸브 개방 위치 (가운데) 및 차단 밸브에 닫힌된 위치 (오른쪽)입니다.
그림 6 : 튜브 플러그에 액체: 가스의 비율이 1:1. 노란색 상자에서 예를 들어 차단 밸브와 1: 1로 액체: 가스 비율을 조정 하는 방법에 대 한 표시 됩니다.
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| 항목[i] | Pd-고양이 | 용 매 | T [° C] | 1b [%][ii] 의 수익률 | 1 c [%][ii] 의 수익률 |
| 1 | Pd (PPh3)2Cl2 | DMSO | 100 | 73 | 3 |
| 2 | Pd (PPh3)2Cl2 | DMF | 100 | 20 | < 1 |
| 3 | Pd (PPh3)2Cl2 | NMP | 100 | < 1 | < 1 |
| 4 | Pd (PPh3)4 | DMSO | 100 | 73 | 3 |
| 5 | Pd (dppf) Cl2 | DMSO | 100 | 56 | 2 |
| 6[iii] | Pd (PPh3)2Cl2 | DMSO | 100 | 24 | < 1 |
| 7 | Pd (PPh3)2Cl2 | DMSO | 60 | 80 | 4 |
| 8 | Pd (PPh3)2Cl2 | DMSO | 40 | 87 | 2 |
| 9 | Pd (PPh3)2Cl2 | DMSO | rt | 78 | 3 |
| 10[4] | Pd (PPh3)2Cl2 | DMSO | rt | 96 | 4 |
| 11[v] | Pd (PPh3)2Cl2 | DMSO | rt | 45 | 14 |
표 1: 4-iodoanisole 아세틸렌 가스의 최적화. [i] 반응 1a와 0.1 m M에서 실시 했다. [2] 반응의 수확량은 1을 사용 하 여 결정 했다 GC 분석에 내부 표준으로 3, 5-trimethoxybenzene. [3] 반응 1 mol %Pd (PPh3)2Cl2와 함께 실시 되었다. [4] 반응 냉각 하기 전에 2 시간 동안 실시 되었다. [v] 반응 가스 버블링 아세틸렌 가스에 의해 소개 되었다 그것에 의하여 일괄 처리 반응 기에서 실시 됐다. 참고 2 허가 적응. 저작권 (2017) 화학의 왕 사회.
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| 항목 | 반응 기 | T [h] | 2 c [%][i] 의 수익률 |
| 1 | 일괄 처리 | 18 | 91 |
| 2 | SFMT | 5 | 90 |
표 2: tetramethylethylene (2a)와 benzylidenemalonitrile (2b) 사진-중재 조건 하에서 변화. [i] 수익률 1을 사용 하 여 결정 했다 1H NMR 스펙트럼 분석에서에서 내부 기준으로 3, 5-trimethoxybenzene. 참고 5 허가 적응. 저작권 (2017) 화학의 왕 사회.
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| 항목 | 반응 기 | 변환 [%][i] | 3b: 3 c |
| 1 | 일괄 처리 | < 5 | - |
| 2[ii] | SFMT | 97 | 3.6: 1 |
표 3: 사진-산화 환 원 촉매에 대 한 원료로 아세틸렌 가스의 이용. [i] 제품의 수율 및 선택도 19조 반응 혼합물의 F-NMR 분석에 의해 결정 되었다.[2] 반응 20 PSI 백 프레셔 rRegulator (BPR) 실시 됐다. 참고 2 허가 적응. 저작권 (2017) 화학의 왕 사회.
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Discussion
새로 개발된 된 SFMT 반응 기는 마이크로 튜브2차단 밸브를 추가 하 여 연속 흐름 시스템의 수정 이다. 이 시스템에서 일괄 처리 반응 기를 시뮬레이션 하는 것입니다 하지만 마이크로 튜브2,,1011시 약의 원하는 볼륨의 흐름 속도 중단 수 있습니다. 이 밸브는 고압 용기와 유사한, 압력을 유지 하면서 HPFA 또는 스테인레스 스틸 튜브에 약의 원하는 금액의 트랩에 도움이. 이 편리한 시스템은 연속 흐름 시스템에 비해 필요한 시간을 줄이면서 동시에 여러 SFMTs를 설정 하 여 여러 반응 조건 상영 가능 하다.
반응성 및 선택 4-iodoanisole의 배치와 SFMT 반응 기 (표 1)에서 조사 되었다. 터미널 및 대칭 내부 alkynes 사이의 낮은 선택도 기존의 배치 원자로에서 관찰 되었다. 이것은 가능성이 아세틸렌 가스와 액체 혼합물의 계면 상호작용 가난 때문 이었다. 연속 흐름 반응 기 또한 비교적 긴 반응 시간을 2 시간을 필요로 하기 때문에 최적화를 심사 하는 것이 효율적입니다. 다른 한편으로, SFMT 원자로 10 다른 조건에서 3 시간, 어떤에 교장 보다 연속 흐름 반응 기에서 20 시간 이상를 걸릴 수 있습니다 제안 된 반응 검사를 위한 훌륭한 플랫폼을 제공 합니다. 따라서, SFMT 가스 관련 변환 배치 및 지속적인 흐름 원자로에 비해 심사에 대 한 논리적 선택입니다. SFMT에서 원자로 허용 항목 10 와 11 표 1에서 같이 더 나은 선택 및 배치 원자로 보다 반응 진행에 반응 기체와 액체 단계 사이 높은 계면 표면 영역을 제공 합니다.
표 2에서 가시광선 승격된 알의 필요한 반응 시간 5 시간 SFMT 반응 기 사용된5때 18 시간에서 크게 감소 되었다. 이 Bouguer 맥주 Lambert 법률, 빛의 강도 배치 반응 기7내 솔루션에 입자에 의해 산란 또는 빛의 흡수 감소 된다 그것에 의하여를 사용 하 여 설명할 수 있었다. 다른 한편으로, SFMT는 결국 반응에 필요한 시간을 단축 하는 마이크로 튜브, 내 시 약을 빛의 향상 된 균일 분산 수 있습니다. 따라서, 우리의 결과 강조 빛 방사선 빛 중재 반응 개발에 대 한 적합 한 플랫폼을 만드는 SFMT 원자로에서 크게 개선 했다.
표 3 에 변환 추가 반응 시 약 기체와 사진 중재 촉매 이루어져 있을 때 SFMT 원자로의 유용성을 보여 줍니다. 내부 배관 압력은 BPR1,2의 도움으로 증가 SFMT 아세틸렌 채워진된 풍선 주는 가난한 계면 혼합 기체 및 액체 단계 사이,와 달리 아세틸렌 가스의 용 해도 크게 향상 . Vinylation 반응에서 아세틸렌 60oC에서 우리의 SFMT 원자로 최적의 상태 이다 배치 반응 기에서 이기에 정말 불 쌍 한 가용성이 있다. 이것은 아마도 이유는 왜 < 5% 변환 관찰 되었다. 이 결과 기존의 액세스할 수 변환을 가능 하 게 가스 관련 빛 승진의 변환, SFMT 원자로의 효율성을 강조 표시 합니다.
SFMT에서 낮은 혼합 효율에도 불구 하 고 배치 원자로에서 감동에 비해 테일러 흐름의 순환 흐름 패턴 승진 반응성을 향상 하 고 크게2항복, 효율적인 가스/액체 계면 접촉 12. 또한, SFMT 반응에 의하여 각 원자로 다른 압력 또는 온도2로 설정할 수 있습니다의 병렬 검사를 허용 하는 시간 효율적인 기술입니다. SFMT를 사용 하 여 유연성이 확실히 최적화 또는 검색에 대 한 새로운 반응을 테스트 하는 이상적인 방법 이다. SFMT 연속 흐름 반응 기 시스템의 수정된 된 버전으로, 그것은 또한 고급 목적을 위한 연속 흐름 합성 변환 쉽게.
끝으로, SFMT는 다양 한 온도 압력 및 마이크로 튜브 간단한 도구에서 실시 하는 실험을 수 있는 새로운 기술입니다. 아세틸렌 가스와 에틸렌 가스 같은 저렴 하 고 반응성 원료 화학의 분야에서 반응 검사의 가능성을 확장 하는 SFMTs에서 미래의 합성에 사용할 수 있습니다. 또한, 반응 검사의 효율성은 동시에 반응의 심사의 용이성 향상.
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Disclosures
저자는 공개 없다.
Acknowledgments
우리는 싱가포르 국립 대학 (R-143-000-645-112, R-143-000-665-114)에서 제공 하는 재정 지원에 대 한 감사와 GSK-EDB (R-143-000-687-592).
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Acetylene Cylinder | Chem Gas PTE LTD (Singapore) | ||
| Logato 200 series Syringe pumps | KD Scientific Inc | 788200 | |
| Blue LED Strips | Inwares Pte Ltd (Singapore) | 3528 FlexiGlow LED Strips | |
| PFA Tubing High Purity 1/16" OD x .030" ID x 50ft | IDEX Health&Science | 1632-L | Depending on diameter of tubings needed |
| KDS Stainless Steel Syringe | KD Scientific Inc | 780802 | |
| Shut-Off Valve Tefzel (ETFE) with 1/16" Fittings | IDEX Health&Science | P-782 | |
| BPR Assembly 20 psi | IDEX Health&Science | P-791 | |
| Luer Adapter Female Luer - Female Union | IDEX Health&Science | P-628 | Known as syringe connector in this paper |
| 1/4-28 Female to Male Luer Assy | IDEX Health&Science | P-675 | Known as needle connector in this paper |
| Union Body PEEK .020 thru hole, for 1/16" OD" | IDEX Health&Science | P-702-01 | |
| Super Flangeless Ferrule w/SST Ring, 1/4-28 Flat-Bottom, for 1/16" OD | IDEX Health&Science | P-250X | |
| PEEK Low Pressure Tee Assembly 1/16" PEEK .020 thru hole | IDEX Health&Science | P-712 | Known as T-connector in this paper |
| Super Flangeless Nut PEEK 1/4-28 Flat-Bottom, for 1/16" & 1/32" OD | IDEX Health&Science | P-255X | |
| Micro Metering Valve Assembly, 1/4-28 Flat-Bottom, for 1/16" OD | IDEX Health&Science | P-445NF | Known as Needle valve in this paper |
| Shut Off Valve Assembly PEEK .020 | IDEX Health&Science | P-732 | |
| Terumo Syringe without needle | Terumo medical | 1 mL and 3 mL depending on the volume needed | |
| Terumo needle | Terumo medical | 22G X 1½” (0.70 X 38 mm) |
|
| Sterican needle | B | Braun Sharing Enterprise | 21G X 4¾” (0.80 X 120 mm) |
|
| Bruker ACF300 (300 MHz) | For 300 MHz NMR scanning | ||
| AV-III400 (400 MHZ) | For 400 MHz NMR scanning | ||
| AMX500 (500 MHz) | For 500 MHz NMR scanning | ||
| Merck 60 (0.040-0.063 mm) mesh silica gel | Merck | ||
| 4-Iodoanisole | Sigma Aldrich | I7608-100G | |
| 412740 ALDRICH Bis(triphenylphosphine) palladium(II) dichloride ≥99% trace metals basis |
Sigma Aldrich | 412740-5G | |
| Copper(I) iodide purum, ≥99.5% |
Sigma Aldrich | 03140-100G | |
| N,N-Diisopropylethylamine | Tokyo Chemical Industry Co., Ltd | D1599 | |
| 1, 3, 5-trimethoxybenzene | Tokyo Chemical Industry Co., Ltd | P0250 | |
| 2,3-Dimethyl-2-butene ≥99% |
Sigma Aldrich | 220159-25ML | |
| Bromopentafluorobenzene 99% |
Sigma Aldrich | B75158-10G | |
| TEMPO Green Alternative 98% |
Sigma Aldrich | 214000-25G | |
| Acetonitrile | Sigma Aldrich | 271004-1L | |
| Diethylether | Sigma Aldrich | 346136-1L | |
| Dimethyl sulfoxide | VWR chemical | 23500.322- 25L | |
| 1,2-Dichloroethane | Sigma Aldrich | 284505-1L | |
| 9-mesityl-10-methylacridinium perchlorate | Refer to Ref. 8 for synthesis | ||
| Ir(ppy)2(dtbbpy)PF6 | Refer to Ref. 9 for synthesis |
References
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