Monitoreo en tiempo real de reacciones realizadas Utilizando Procesamiento de flujo continuo: La Preparación de 3-Acetylcoumarin como ejemplo
Summary
Monitoreo en tiempo real permite la optimización rápida de las reacciones realizadas utilizando el procesamiento de flujo continuo. Aquí la preparación de 3-acetylcoumarin se utiliza como un ejemplo. El aparato para realizar in situ monitoreo Raman se describe, al igual que los pasos necesarios para optimizar la reacción.
Abstract
Mediante el uso de monitoreo en línea, es posible optimizar reacciones realizadas mediante el procesamiento de flujo continuo de una manera simple y rápida. También es posible para garantizar la calidad del producto consistente en el tiempo utilizando esta técnica. Aquí mostramos cómo conectar una unidad de flujo disponible comercialmente con un espectrómetro Raman. La celda de flujo Raman se coloca después del regulador de contrapresión, lo que significa que puede ser operado a presión atmosférica. Además, el hecho de que la corriente de producto pasa a través de un tramo de tubo antes de entrar en la celda de flujo significa que el material es a TA. Es importante que los espectros se adquirió en condiciones isotérmicas desde intensidad de la señal Raman es dependiente de la temperatura. Después de haber montado el aparato, que a continuación mostramos cómo monitorizar una reacción química, la síntesis catalizada de piperidina 3-acetylcoumarin de salicilaldehído y acetoacetato de etilo se utiliza como un ejemplo. La reacción puede llevarse a cabo en un rango de caudales de unatemperaturas d, la herramienta de monitoreo in situ que se utilizan para optimizar las condiciones de manera sencilla.
Introduction
Mediante el uso de procesamiento de flujo continuo, los químicos están descubriendo que pueden realizar una serie de reacciones químicas de manera segura, eficaz y con facilidad 1,2. Como resultado, el equipo de la química flujo se está convirtiendo en una herramienta integral para el funcionamiento de las reacciones tanto en entornos industriales, así como laboratorios de investigación en las instituciones académicas. Una amplia variedad de transformaciones de química sintética han llevado a cabo en reactores de flujo 3,4. En casos seleccionados, reacciones que no funcionan en el lote se ha demostrado que proceder sin problemas en condiciones de flujo continuo 5. Por tanto la optimización de reacción y control de calidad, la incorporación de monitoreo de reacción en línea con el procesamiento de flujo ofrece ventajas significativas. En línea monitoreo proporciona un análisis continuo con respuesta en tiempo real a las condiciones reales de la muestra. Esto es más rápido y, en algunos casos, más fiable que las técnicas comparables fuera de línea. Un número de técnicas analíticas en línea se han interconectado con fbajos reactores 7. Los ejemplos incluyen infrarrojo 8,9, UV-Visible 10,11, 12,13 RMN, espectroscopía Raman 14,15, 16,17 y espectrometría de masas.
Nuestro grupo de investigación ha interconectado un espectrómetro Raman con una unidad de microondas científica 18. El uso de este, una serie de reacciones han sido controlados, tanto desde el cualitativo y cuantitativo 20 19 punto de vista. Sobre la base de este éxito, hemos interconectado recientemente nuestro espectrómetro Raman con una de nuestras unidades de flujo continuo y empleado para la vigilancia de reacción en la línea de una serie de transformaciones orgánicas clave-medicinalmente relevante. 21 En cada caso se pudo controlar la reacciones y también en un ejemplo, por medio de una curva de calibración, pudimos determinar la conversión del producto a partir de datos espectrales Raman. En Aquí se describe cómo configurar el aparato y lo utilizan para controlar las reacciones. Utilizamos la síntesis piperidina catalizado de 3-acetylcoumarin (1) a partir de salicilaldehído con acetoacetato de etilo (Figura 1) como la reacción modelo aquí.
Figura 1. Base reacción catalizada por condensación entre salicilaldehído y acetoacetato de etilo para dar 3-acetylcoumarin (1). Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.
Protocol
Representative Results
Discussion
La facilidad con la que el espectrómetro Raman se puede interconectar con la unidad de flujo hace que esta técnica valiosa para la monitorización en línea de reacción. Un número de variables de reacción se puede probar de una manera acelerada, que permite al usuario llegar a condiciones de reacción optimizadas más rápido que cuando se utilizan métodos fuera de línea. La aplicación de las técnicas descritas en este documento también permite la monitorización de la formación de productos secundarios, supo…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Financial support provided by National Science Foundation (CAREER award CHE-0847262. We thank Vapourtec Ltd and Enwave Optronics for equipment support, and Daniel Daleb of the University of Connecticut for his assistance in construction of the flow cell apparatus.
Materials
| Salicylaldehyde | Sigma-Aldrich | S356 | Reagent Grade, 98% |
| Ethyl acetoacetate | Acros Organics | 117970010 | 99% |
| Piperidine | Sigma-Aldrich | 104094 | Reagent Plus, 99% |
| Hydrochloric acid | Sigma-Aldrich | 320331 | ACS Reagent, 37% |
| Ethyl acetate | Sigma-Aldrich | 34858 | CHROMASOLV, for HPLC, >99.7% |
| Acetone | Sigma-Aldrich | 650501 | CHROMASOLV, for HPLC, >99.9% |
| Flow cell | Starna Cells | 583.65.65-Q-5/Z20 | |
| Flow unit | Vapourtec | E-series system | |
| Raman spectrometer | Enwave Optronics Inc | Model EZRaman-L |
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