Sürekli akış İşleme kullanma Gerçekleştirilen Reaksiyonları Gerçek zamanlı izleme: Bir Örnek olarak 3-Acetylcoumarin Hazırlanması

Bu prosedürün genel amacı, sürekli akış işleme kullanarak kimyasal reaksiyonları gerçek zamanlı olarak izlemektir. Bu yöntem, sürekli akış işleme kullanılarak gerçekleştirilen kimyasal reaksiyonlar için koşulların optimize edilmesine yardımcı olabilir. Ayrıca, kullanıcının ürün kalitesinin süreç boyunca tutarlı kalmasını sağlamasına olanak tanır.

Tekniğin temel avantajı, reaksiyonların gerçek zamanlı olarak izlenebilmesi ve parametrelerdeki değişikliklerin etkilerini anında görmenin mümkün olmasıdır. Burada göreceğiniz prosedür, ilk olarak bilimsel bir mikrodalga ünitesinde gerçekleştirilen kimyasal reaksiyonları izlemek için geliştirdiğimiz bir yöntemden kaynaklanmaktadır. Model reaksiyonu olarak silil aldehitten üç asetil kumarinin ve etil asetoasetatın papin katalizör sentezini kullandık.

Burada: Başlamak için, tüm başlangıç malzemeleri ve ürün kaplama spektrumları için ramen spektrumları elde edin ve ürüne özgü yoğun bir bant belirleyin. Reaksiyonun ilerlemesini izlemek için bu ramen bandını kullanın. Bu durumda akış hücresini ayarlamak için 1.608 dalga sayısında bir bant seçildi.

6,5 milimetre genişliğe, 20 milimetre yüksekliğe ve beş milimetre yol uzunluğuna sahip uygun bir akış hücresi kullanın. Akış hücresini, ortam ışığından arındırılmış bir ortam sağlayan bir kaba yerleştirin. Ardından boruyu akış hücresinin girişine ve çıkışına bağlayın.

Akış hücresinin yakınına yerleştirilebilen esnek bir engel düzeneğine sahip uygun bir ramen spektrometresi edinin. Ardından optik düzeneği, akış hücresi düzeneğini içeren kutudaki uygun büyüklükteki bir açıklıktan yerleştirin. Optik düzeneği akış hücresine değene kadar kaydırın ve ardından yaklaşık iki milimetre boşluk bırakarak geri çekin.

Akış hücresini %100 asetonla doldurduktan sonra, ramen spektrometresini açın ve spektrumları elde edin. Sürekli tarama modunda, ışık borusunu her seferinde bir kesir hafifçe hareket ettirerek lazeri odaklayın. Sinyal en yüksek yoğunluğuna gelene ve tepe noktaları keskin ve iyi tanımlanmış olana kadar ışık borusunu hareket ettirmeye devam edin.

50 mililitrelik hacimsel bir şişeye sali aldehit ve etil asetoasetat ekleyin. Daha sonra toplam 50 mililitre hacme etil asetat ekleyin ve içeriği iyice karıştırın. Stok çözeltisinin 10 mililitrelik bir alikotunu manyetik bir karıştırma çubuğu içeren 20 mililitrelik bir cam şişeye aktarın ve bu şişeyi 250 mililitrelik bir şişede reaktif olarak etiketleyin.

150 mililitre etil asetat yerleştirin ve bu şişeyi çözücü olarak etiketleyin. Son olarak, 150 mililitre asetonu, çözücü kesişimi olarak etiketlenmiş 250 mililitrelik bir şişeye koyun. Akış ünitesinin en az iki pompaya sahip olduğundan emin olun ve bunları net bir şekilde etiketleyin.

Burada B ve C'yi kullanıyoruz, her bir pompayı net bir şekilde etiketliyor ve tanımlıyoruz. Toplama ve atık hatlarından çıkış hatlarını, sırasıyla ürün ve atık etiketli iki ayrı 100 mililitrelik şişeye yerleştirin. Bir reaktör olarak, ısıtılabilen 10 mililitre kapasiteli bir PFA bobini kullanın.

B'den çıkan boruyu PFA reaktör bobininin girişine bağlayın. Üç portlu bir polieter eter keton veya tepe T karıştırıcı takın. Reaktör bobininden sonra, C'den çıkan boruyu reaktör bobininden 90 derece uzakta T karıştırıcıya bağlayın, borudan çıkın ve T karıştırıcının üçüncü portuna bir parça boru bağlayın.

Bu borunun diğer ucuna bir geri basınç regülatörü yerleştirin. Geri basınç regülatörünün çıkışından gelen hattı akış hücresinin girişine bağlayın. Ardından akış hücresinin çıkışından atık toplama anahtarına bir hat bağlayın.

Hem B hem de C için çözücü hatlarını ve ayrıca B için reaktif hattını çözücü ile astarlayın. Ardından B için reaktif hattını çözücü şişesinden reaktif şişesine taşıyın. Reaksiyon, bir çözücü olarak fitat ile düzgün bir şekilde ilerlemesine rağmen, ürün oda sıcaklığında tamamen çözünmez.

Geri basınç regülatörünün olası tıkanmasını azaltmak ve akış hücresindeki katı parçacıkları önlemek için, ürünü tamamen çözündürmek için reaktör bobininden sonra ürün akışını asetonla kesiyoruz. B. Etil asetatı reaktör bobininden dakikada iki mililitre hızla geçirin dolana kadar. Daha sonra, asetonu dakikada iki mililitrelik bir akış hızında C'den geçirin. İki dakika boyunca, hem B hem de C için çözücü akış hızlarını dakikada bir mililitreye ayarlayın ve geri basınç regülatörünü yedi bar'lık bir basınca ayarlayın.

Ayrıca, ekipmanın doğru yapılandırıldığını iki kez kontrol ettikten sonra reaktör bobini sıcaklığını istenen sıcaklığa ayarlayın. Ve sistem sabit sıcaklık ve basınca ulaştığında, sızıntı olup olmadığını kontrol edin ve ardından reaksiyonu çalıştırın. Akış hücresinden geçerken etil asetat aseton çözücü sisteminin arka plan taramasını yapın.

Bu, sonraki tüm taramalardan otomatik olarak çıkarılacaktır. Spektrometreyi her 15 saniyede bir tarama yapacak şekilde yapılandırdıktan sonra, iyice karıştırdıktan sonra boru perini bir kerede etiketli cam şişeye enjekte edin, B'yi çözücüden reaktife geçirin. Çıkış akışını, tüm malzeme tamamen yüklendiğinde toplanacak şekilde ayarlayın, B'yi reaktiften tekrar çözücüye geçirin.

Çözücüyü reaktör bobininden 30 dakika daha akıtmaya devam edin. Bu süre geçtikten sonra ısıtmayı kapatın. B ve C pompalarını kapatın.

Reaktör bobini sıcaklığı 50 santigrat derecenin altına düştüğünde, verileri analiz etmek, ramen spektrometresi verilerini bir elektronik tabloya aktarmak ve koşulları optimize etmek için zamana karşı ramen yoğunluğunu 1.608 dalga sayısında çizmektir. Reaksiyonu bir dizi akış hızında ve reaktör sıcaklığında yinelemeli bir şekilde gerçekleştirin ve ramen yoğunluğu grafiklerini 1.608'de kaplayın. Zamana karşı dalga sayıları, çeşitli koşulları taradıktan sonra, en yüksek ürün dönüşümünü sağlamak için optimize edilmiş koşulları kullanarak reaksiyonu çalıştırır.

Daha yüksek ramen yoğunluğu, daha yüksek ürün dönüşümü ile ilişkilidir. Üç asetil kümerinin sürekli akış hazırlığı, başlangıç noktası olarak satır içi izleme için temsili bir reaksiyon olarak seçildi, reaksiyon 25 santigrat derecede ve dakikada bir mililitrelik bir reaktif akış hızında çalıştırıldı ve mümkün olan en yüksek dönüşümü elde etmek amacıyla 1.608 dalga sayısında ramen yoğunluğu kaydedildi. Reaksiyon, dakikada bir mililitrelik bir akış hızında çalışan daha yüksek sıcaklıklarda gerçekleştirildi ve reaksiyon sıcaklığını önce 65 santigrat dereceye ve ardından 130 santigrat dereceye çıkardı.

Bir reaktör bobininde 1.608 dalga sayısında ramen yoğunluğundaki sabit artışla kanıtlandığı gibi ürün dönüşümünde bir artışla sonuçlandı. Sıcaklık 130 santigrat derece. Akış hızının dakikada 1.0'dan 0.5 mililitreye düşürülmesi, ramen yoğunluğunu 1.608 dalga sayısında önemli ölçüde artırmadı.

Optimize edilmiş koşullar elde edildiğinde reaksiyon gerçekleştirildi. Bir kez daha. Ürünün %72 verimle izole edilmesi Bu prosedürü denerken, zaman içinde izlemek için Raman spektrumunda uygun bir sinyal bulmayı unutmamak önemlidir.

Protokoldeki kritik adımlar arasında reaktör borusunun doğru montajı ve Raman hücresinin arayüzlenmesi yer alıyor. Bir kez ustalaştıktan sonra dik bir öğrenme eğrisi olsa da, bu prosedür bir dizi kimyasal reaksiyonu önlemek için kullanılabilir.