Nutzung des Stop-Flow Micro-Schlauch-Reaktoren für die Entwicklung der organischen Veränderungen
Summary
Ein Protokoll für organische Reaktion Screening mit Stop-Flow Mikro-Schlauch (SFMT) Reaktoren Einsatz von gasförmigen Edukten und/oder sichtbares Licht vermittelte Reaktionen wird vorgestellt.
Abstract
Eine neue Reaktion Siebtechnik für organische Synthese wurde vor kurzem durch die Kombination von Elementen aus kontinuierlichen Mikro-Strom und herkömmlichen Batch-Reaktoren, geprägte Stop-Flow Mikro-Schlauch (SFMT) Reaktoren demonstriert. In SFMT können chemische Reaktionen, die hohen Druck erfordern parallel durch eine sichere und bequeme Weise vorgeführt. Cross-Kontamination, die ein häufiges Problem in Reaktion screening für kontinuierlichen Fluss Reaktoren ist, wird im SFMT vermieden. Darüber hinaus kann SFMT, dient als eine ausgezeichnete Wahl für Licht-vermittelten Reaktionen aufgrund effektiver gleichmäßige Belichtung, im Vergleich zu Batch-Reaktoren der im Handel erhältliche lichtdurchlässigen Mikro-Schlauch integriert werden. Insgesamt ist das Reaktorsystem SFMT vergleichbar mit kontinuierlichen Reaktoren und überlegener als Batch-Reaktoren für Reaktionen, die Gas-Reagenzien zu übernehmen und/oder benötigen Licht-Beleuchtung, die eine einfache, aber höchst effiziente Reaktion screening-System ermöglicht. Darüber hinaus kann jeder erfolgreich entwickelte Reaktion im SFMT Reaktorsystem bequem zu kontinuierlichen Fluss Synthese für Produktion in großem Maßstab übersetzt werden.
Introduction
Flow Chemistry ist gut balanciert, in Richtung der Bewegung der grüne und nachhaltige Prozesse1,2. Im Gegensatz zur Batch-Reaktoren besitzen kontinuierlichen Reaktoren erhebliche Vorteile, z. B. verbesserte thermische Management und verbesserte Mix Control Innendruck Verordnung. Diese Vorteile reduzieren erheblich die Bildung von Nebenprodukten in der kontinuierlichen Fluss-System. Zudem steigert kontinuierlichen Fluss der biphasischen Gas-flüssig Reaktionen innerhalb der Mikro-Schlauch durch die ausgezeichnete Grenzflächen Fläche der Reagenzien in verschiedenen Staaten. Kontinuierlichen Reaktoren bieten auch eine gute Plattform für die Photosynthese aufgrund der verbesserten und gleichmäßige Beleuchtung auf der Mikro-Schlauch3.
Trotz Erfolg im kontinuierlichen Flow Technologie gibt es noch Einschränkungen in Reaktion Screening für Parameter, die Katalysatoren, Lösungsmittel und Reagenzien2beinhalten. Änderungen an den Druck in der Flow-System werden drastische Auswirkungen auf das Gleichgewicht fließen. Darüber hinaus ist eine klassische kontinuierlichen Fluss-System in der Regel auf eine Reaktion screening in einer Zeit, die es zeitaufwendig für effiziente parallele Reaktion Screening beschränkt. Die Reaktionszeit bei kontinuierlichen Fluss Synthese wird auch durch seine Mikro-Schlauch-Reaktor-Größe begrenzt. Darüber hinaus ist kontinuierliche Screening anfällig für Cross-Kontamination bei höheren Temperatur, obwohl Trägermedium zwischen unterschiedlichen Reaktionen4eingesetzt wird.
Daher, um die Schwierigkeit der screening-diskrete Parameter in kontinuierlichen Fluss-Systemen zu beheben, entwickelten wir ein Stop-Flow Mikro-Schlauch (SFMT) Reaktorsystem für Reaktion-Screening, die gasförmigen Reagenzien und/oder Foto-vermittelten Reaktionen2beinhaltet. SFMT Reaktoren umfassen Elemente von Batch-Reaktoren und kontinuierlichen Reaktoren. Die Einführung der Absperrventile verleitet die Reagenzien in der Mikro-Schlauch, ein Konzept, das ähnlich wie ein Batch-Reaktor, und wenn das System unter Druck steht, die SFMT verhält sich wie ein Miniatur-Hochdruck-Reaktor. Die SFMT kann dann eingetaucht in ein Wasser oder Öl Bad, Einführung von Wärme, das Reaktorsystem. Sichtbare Lichtquellen können auch auf der Mikro-Schlauch während der Reaktionszeit, Foto-vermittelten Reaktionen zu erleichtern glänzte sein.
Im SFMT können brennbare oder toxische Gase, wie Ethylen, Acetylen und Kohlenmonoxid, genutzt werden, um wertvolle Chemikalien in sicherer Weise im Vergleich zu Batch Reaktoren1,2,4zu generieren. Es ist eine Bereicherung für diese reaktive Gase verwenden da sie kostengünstige chemische Rohstoffe und können leicht entfernt werden, nachdem Reaktionen abgeschlossen sind, bietet ein sauberer Verfahren2. Im Gegenteil, tendenziell die meisten Reaktion Entwicklung in Batch-Reaktoren durchgeführt ausschließen, die Verwendung von reaktiven Gasen durch seine Unannehmlichkeiten und Explosionsgefahr bei erhöhtem Druck und Temperatur. Wenn gasförmige Reagenzien beschäftigt sind, werden sie in der Regel in Batch-Reaktoren über sprudelnde oder Ballons eingeführt. Dies gab im allgemeinen niedrigere Reproduzierbarkeit oder Reaktivität aufgrund der geringen Vermischung Effizienz an der Schnittstelle. Obwohl Hochdruck Schiffe häufig, zur Verbesserung der Reaktivität und Löslichkeit von Gasen angewendet werden sind sie aufwändig mit Explosionsgefahr, vor allem mit brennbaren Gasen. Darüber hinaus verwendete die opake Fläche von denen häufig Hochdruck Reaktoren machte es ungeeignet für Foto-vermittelten Reaktionen. Daher, Reaktionen, die aus gasförmigen Reagenzien bestehen und Foto-vermittelten Reaktionen sind in der Regel links unerforscht. In diesem Zusammenhang bieten SFMT Reaktoren eine ideale Plattform, weil die gasförmigen Reagenzien innerhalb der Micro-Schlauch mit Hilfe von einem Vordruckregler (BPR), den Innendruck in eine sichere und bequeme Art und Weise2Regeln genutzt werden können. Abgesehen von Reaktionen, bei denen gasförmige Reagenzien, zeigt sichtbares Licht gefördert Synthese auch große Versprechungen für organische Synthese5,6. Der größte Nachteil des sichtbaren Lichts vermittelte Reaktionen gehört jedoch die Skalierbarkeit in herkömmlichen Batch-Reaktoren aufgrund der Dämpfung Wirkung des Photon-Transport in großen Gefäßen7. Hochleistungs-Lichtquellen verwendet, kann übermäßige Bestrahlung Nebenprodukt Bildung führen. Darüber hinaus wurden gasförmige Reagenzien selten in Foto-chemischen Reaktionen vor allem aufgrund der komplexen Apparat System angewendet bei der Gasphase Reaktionspartner bei hohem Druck2Verwendung. Durch die Einführung von einem schmalen Kanal, wie SFMT kann eine Hochdruck-Gas-Umgebung unter Lichteinstrahlung leicht erreicht werden.
Daher detaillierte dieses video soll helfen, mehr Wissenschaftler die Vorteile und das Verfahren unter Verwendung SFMT Zustand Screening Gas beteiligt Transformationen und Licht-vermittelten Reaktionen zu verstehen.
Protocol
Representative Results
Discussion
Der neu entwickelte SFMT-Reaktor ist eine Modifikation des den kontinuierlichen Fluss-System indem Sie die Mikro-Schlauch2Absperrventile hinzufügen. In diesem System kann der Durchfluss einer gewünschten Menge an Reagenzien nach Belieben, simuliert einen Batch-Reaktor, sondern in Mikro-Schlauch2,10,11Einhalt geboten werden. Diese Ventile dabei helfen das Abfangen der gew…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Wir sind dankbar für die finanzielle Unterstützung durch die National University of Singapore (R-143-000-645-112, R-143-000-665-114) und GSK-EDB (R-143-000-687-592).
Materials
| 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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