Monitoreo en tiempo real de reacciones realizadas Utilizando Procesamiento de flujo continuo: La Preparación de 3-Acetylcoumarin como ejemplo

El objetivo general de este procedimiento es monitorear las reacciones químicas en tiempo real utilizando el procesamiento de flujo continuo. Este método puede ayudar a optimizar las condiciones para las reacciones químicas realizadas mediante el procesamiento de flujo continuo. También permite al usuario asegurarse de que la calidad del producto se mantenga constante durante todo el proceso.

La principal ventaja de la técnica es que las reacciones se pueden monitorear en tiempo real y es posible ver los efectos de los cambios en los parámetros sobre la marcha. El procedimiento que verás aquí surge de un método que desarrollamos por primera vez para monitorear las reacciones químicas realizadas en una unidad científica de microondas. Utilizamos la síntesis catalizada de papino de tres acetil cumarina a partir de aldehído de cilo y acetoacetato de etilo como reacción modelo.

Aquí, para comenzar, obtenga espectros de ramen para todos los materiales de partida y los espectros de superposición del producto, e identifique una banda intensa que sea exclusiva del producto. Use esta banda de ramen para monitorear el progreso de la reacción. En este caso, se seleccionó una banda a 1.608 números de onda para configurar la celda de flujo.

Utilice una celda de flujo adecuada con un ancho de 6,5 milímetros, una altura de 20 milímetros y una longitud de trayectoria de cinco milímetros. Coloque la celda de flujo en un recipiente que proporcione un entorno libre de luz ambiental. Luego conecte el tubo a la entrada y salida de la celda de flujo.

Obtenga un espectrómetro de ramen adecuado con un conjunto de obstáculos flexible que se pueda colocar muy cerca de la celda de flujo. A continuación, coloque el conjunto óptico a través de una abertura de tamaño adecuado en la caja que contiene el conjunto de la celda de flujo. Deslice el conjunto óptico hasta que toque la celda de flujo y luego tire de él hacia atrás dejando un espacio de aproximadamente dos milímetros.

Después de llenar la celda de flujo con acetona al 100%, encienda el espectrómetro ramen y adquiera espectros. En el modo de escaneo continuo, enfoque el láser moviendo suavemente el tubo de luz fracción a fracción. Siga moviendo el tubo de luz hasta que la señal esté en su máxima intensidad y los picos sean nítidos y bien definidos.

Agregue aldehído sali y acetoacetato de etilo a un matraz aforado de 50 mililitros. A continuación, añada acetato de etilo hasta un volumen total de 50 mililitros y mezcle bien el contenido. Transfiera una alícuota de 10 mililitros de la solución madre a un vial de vidrio de 20 mililitros que contenga una barra agitadora magnética y etiquete este vial como reactivo en un frasco de 250 mililitros.

Coloque 150 mililitros de acetato de etilo y etiquete esta botella como solvente. Finalmente, coloque 150 mililitros de acetona en una botella de 250 mililitros etiquetada como intercepción de solvente. Asegúrese de que la unidad de flujo tenga al menos dos bombas y etiquételas claramente.

Aquí usamos B y C, etiquetamos e identificamos claramente cada bomba. Coloque las líneas de salida de las líneas de recolección y residuos en dos botellas individuales de 100 mililitros etiquetadas como producto y residuo respectivamente. Como reactor, utilice una bobina de PFA de 10 mililitros de capacidad capaz de calentarse.

Conecte el tubo que sale de B a la entrada de la bobina del reactor de PFA. Instale un mezclador de poliéter, éter, cetona o pico T de tres puertos. Después de la bobina del reactor, conecte el tubo que sale de C al mezclador T a 90 grados de la bobina del reactor, salga de la tubería y conecte un trozo de tubería al tercer puerto del mezclador T.

En el otro extremo de este tubo, coloque un regulador de contrapresión. Conecte la línea desde la salida del regulador de contrapresión hasta la entrada de la celda de flujo. A continuación, conecte una línea desde la salida de la celda de flujo hasta el interruptor de recogida de residuos.

Prepare las líneas de disolventes para B y C, así como la línea de reactivos para B, con disolvente. A continuación, mueva la línea de reactivos para B de la botella de disolvente a la botella de reactivo. Aunque la reacción se desarrolla sin problemas con el fitato como disolvente, el producto no es completamente soluble a temperatura ambiente.

Para mitigar la posible obstrucción del regulador de contrapresión, así como para evitar partículas sólidas en la celda de flujo, interceptamos el flujo de producto después de la bobina del reactor con acetona para solubilizar completamente el producto utilizando acetato de etilo B.Pass a través de la bobina del reactor a dos mililitros por minuto hasta que se llene. A continuación, pase la acetona a través de C a un caudal de dos mililitros por minuto. Durante dos minutos, ajuste los caudales de disolvente para B y C a un mililitro por minuto y ajuste el regulador de contrapresión a una presión de siete bar.

También ajuste la temperatura del serpentín del reactor a la temperatura deseada después de verificar que el equipo esté configurado correctamente. Y una vez que el sistema alcanza una temperatura y presión constantes, verifique si hay fugas y luego ejecute la reacción. Realice un escaneo de fondo del sistema solvente de acetona de acetato de etilo a medida que pasa a través de la celda de flujo.

Esto se restará automáticamente de todos los escaneos posteriores. Después de configurar el espectrómetro para tomar escaneos cada 15 segundos, inyecte la perina de la pipa de una sola vez en el reactivo etiquetado con el frasco de vidrio después de mezclar completamente, cambie B de solvente a reactivo. Configure el flujo de salida para que se recoja cuando todo el material esté completamente cargado, cambie B de reactivo a solvente.

Continúe haciendo fluir el solvente a través de la bobina del reactor durante otros 30 minutos. Una vez transcurrido este tiempo, apaga la calefacción. Apague las bombas B y C.

Cuando la temperatura de la bobina del reactor se ha enfriado por debajo de los 50 grados centígrados, se deben analizar los datos, exportar los datos del espectrómetro de ramen a una hoja de cálculo y trazar la intensidad del ramen a 1.608 números de onda en función del tiempo para optimizar las condiciones. Realice la reacción a través de una serie de caudales y temperaturas del reactor de manera iterativa, y superponga los gráficos de intensidad de ramen a 1, 608. Los números de onda en función del tiempo, después de haber examinado varias condiciones, ejecutan la reacción utilizando las condiciones optimizadas para permitir la mayor conversión de producto.

Una mayor intensidad de ramen se correlaciona con una mayor conversión de producto. Se eligió como punto de partida la preparación de flujo continuo de tres acetil cumerina como reacción representativa para el monitoreo en línea, la reacción se ejecutó a 25 grados Celsius y se registró un caudal de reactivo de un mililitro por minuto y la intensidad del ramen a 1, 608 números de onda con el objetivo de obtener la mayor conversión posible. La reacción se realizó a temperaturas más altas operando a un caudal de un mililitro por minuto, aumentando la temperatura de reacción primero a 65 grados Celsius y luego a 130 grados Celsius.

Resultó en un aumento en la conversión del producto, como lo demuestra el aumento constante en la intensidad del ramen a 1, 608 números de onda en una bobina de reactor. Temperatura 130 grados centígrados. La disminución del caudal de 1,0 a 0,5 mililitros por minuto no aumentó significativamente la intensidad del ramen a 1.608 números de olas.

Con las condiciones optimizadas en la mano, se realizó la reacción. Una vez más. Aislar el producto con un rendimiento del 72% Al intentar este procedimiento, es importante recordar encontrar una señal adecuada en el espectro Raman para monitorear a lo largo del tiempo.

Los pasos críticos en el protocolo incluyen el ensamblaje correcto de la tubería del reactor y la interfaz de la celda Raman. Aunque puede haber una curva de aprendizaje empinada una vez que se domina, este procedimiento se puede emplear para ingletar una variedad de reacciones químicas.