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.

1. Trouver des signaux appropriés pour la réaction de surveillance <ol><li> Obtenir des spectres Raman pour tous les matériaux de départ et du produit. </li><li> Superposez spectres et d&#39;identifier une bande intense qui est unique au produit. </li><li> Utilisez cette bande de Raman pour surveiller la progression de la réaction. Une bande à 1,608 cm -1 a été choisi dans ce cas. </li></ol> 2. Mettre en place la Cellule de débit <ol><li> Obtenir une cellule d&#39;écoulement approprié. Voici utiliser un avec les dimensions suivantes: largeur de 6,5 mm, hauteur de 20 mm et une longueur de trajet de 5 mm (figure 2A). </li><li> Placer la cellule d&#39;écoulement dans un récipient qui fournit un environnement exempt de lumière ambiante. </li><li> Connectez tube à l&#39;entrée et à la sortie de la cellule d&#39;écoulement (dans ce cas 1 mm tube ID PFA). </li></ol> 3. Interface du spectromètre Raman avec la cellule de débit <ol><li> Obtenir un spectromètre Raman approprié avec un ensemble optique flexible qui peut être placé dans cperdre proximité de la cellule d&#39;écoulement. </li><li> Placer l&#39;ensemble optique à travers une ouverture de taille appropriée dans la boîte contenant l&#39;ensemble de cellule d&#39;écoulement (figure 2B). </li><li> Faites glisser l&#39;ensemble optique jusqu&#39;à ce qu&#39;il touche la cellule d&#39;écoulement puis le tirer en arrière en laissant un espace de ~ 2 mm. </li><li> Remplir la cellule d&#39;écoulement avec 100% d&#39;acétone. </li><li> Allumez le spectromètre Raman et d&#39;acquérir des spectres en mode continu-scan. </li><li> Concentrer le laser en déplaçant doucement le conduit de lumière une fraction à la fois. Continuez à déplacer le conduit de lumière jusqu&#39;à ce que le signal est à son maximum d&#39;intensité et les pics sont nettes et bien définies. </li></ol><img alt="Figure 2" src="/files/ftp_upload/52393/52393fig2.jpg" /> Figure 2. (A) Débit cellulaire et l&#39;interface (B) Raman utilisé. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/52393/52393fig2large.jpg" target="_blank">S&#39;il vous plaît cliquer ici pour voir une plus grande ve</a>rsion de ce chiffre. 4. Préparer réactif et solvant Solutions <ol><li> Ajouter salicylaldéhyde (6,106 g, 50 mmol, 1 équivalent) et de l&#39;acétoacétate d&#39;éthyle (6,507 g, 50 mmol, 1 équivalent) dans une fiole jaugée de 50 ml. </li><li> Ajouter de l&#39;acétate d&#39;éthyle jusqu&#39;à un volume total de 50 ml, puis mélanger soigneusement le contenu. </li><li> Transférer un aliquote de 10 ml de la solution d&#39;achat d&#39;actions à un flacon de verre de 20 ml contenant une barre d&#39;agitation magnétique. Nommez ce &quot;réactif&quot;. Flacon </li><li> Dans un flacon de 100 ml lieu 90 ml d&#39;acétate d&#39;éthyle. Étiqueter cette bouteille &quot;solvant&quot;. Dans un flacon de 100 ml lieu de 90 ml d&#39;acétone. Étiqueter cette bouteille »d&#39;interception solvant&quot;. </li></ol> 5. Préparer le dispositif de débit <ol><li> Veiller à ce que l&#39;unité de débit a au moins deux pompes et de les étiqueter &quot;P1&quot; et &quot;P2&quot;. Identifier les conduites d&#39;entrée de solvant et de réactif pour chaque pompe. Placez les lignes de sortie des lignes et des «déchets» «recueillir» en deux iINDIVIDUELLE bouteilles de 100 ml étiquetés «produit» et «déchets», respectivement. </li><li> Comme un réacteur, utiliser une capacité de 10 ml bobine PFA capable d&#39;être chauffé. </li><li> Connecter le tube sortant de P1 à l&#39;entrée de la bobine du réacteur PFA. </li><li> Installez un à trois ports de polyétheréthercétone (PEEK) tee-mélangeur après la bobine du réacteur. </li><li> Connecter le tube sortant P2 pour le tee-mélangeur, 180 ° de la sortie de tube de production du réacteur. Connectez un morceau de tuyau à la troisième port du Tee-mélangeur. À l&#39;autre extrémité de ce tube placer un régulateur de contre-pression. </li><li> Raccorder une ligne allant de la sortie du régulateur de contre-pression à l&#39;entrée de la cellule d&#39;écoulement. Branchez une ligne de la sortie de la cellule d&#39;écoulement à la «/ collecte des déchets&quot; interrupteur. </li><li> Les lignes premier solvant à la fois pour P1 et P2 ainsi que la ligne de réactif pour P1 avec un solvant. Déplacez la ligne de réactif pour P1 de la bouteille de solvant à la bouteille de réactif. </li><li> Utilisation P1, passer l&#39;acétate d&#39;éthyle à travers le réacteurbobine à 2 ml / min jusqu&#39;à ce qu&#39;il soit rempli. Faire passer à travers P2 acétone à un débit de 2 ml / min pendant 2 min. </li><li> Ajuster les débits de solvant à la fois pour P1 et P2 à 1 ml / min. Réglez le régulateur de pression à une pression de 7 bars. Régler la température de la bobine de réacteur à la température désirée. </li><li> Vérifiez l&#39;équipement est configuré comme indiqué dans le schéma de la figure 3. </li><li> Une fois que le système atteint la température et pression constante, vérifier les fuites, puis exécutez la réaction. </li></ol><img alt="Figure 3" src="/files/ftp_upload/52393/52393fig3.jpg" /> Figure 3. Schéma de la configuration de l&#39;équipement utilisé pour des expériences de suivi de la réaction. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/52393/52393fig3large.jpg" target="_blank">S&#39;il vous plaît cliquer ici pour voir une version plus grande de cette figure.</a> 6. Surveiller la réaction <ol><li> Takea balayage d&#39;arrière-plan de la / acétone système solvant d&#39;acétate d&#39;éthyle lors de son passage à travers la cellule d&#39;écoulement. Ce sera automatiquement soustraite de toutes les analyses ultérieures. </li><li> Configurer le spectromètre de prendre scans toutes les 15 secondes (dans ce cas, le spectromètre Raman a été réglé sur un temps d&#39;intégration de 10 sec, wagon = 3, et la moyenne = 1). </li><li> Injecter pipéridine (0,05 ml, 0,05 mmol, 0,1 équivalent) tout à la fois dans le flacon de verre étiqueté &quot;réactif&quot;. </li><li> Après mélangeant soigneusement, commutateur P1 de «solvant» à «réactif». Définir le flux de sortie de «recueillir». </li><li> Lorsque tout le matériel est complètement chargé, le commutateur P1 de &quot;réactif&quot; retour à &quot;solvant.« Continuer coule solvant à travers la bobine du réacteur pendant 30 minutes. Une fois ce temps écoulé, éteindre le chauffage. </li><li> Les pompes P1 et P2 Turn off lorsque la température de la bobine du réacteur est refroidie au-dessous de 50 ° C. </li></ol> 7. Analyser les données <ol&gt; <li> Exporter les données du spectromètre Raman à une feuille de calcul et l&#39;intrigue intensité Raman à 1608 cm -1 vs temps. </li><li> Pour optimiser les conditions, effectuer la réaction à travers un certain nombre de débits et températures du réacteur de manière itérative. </li><li> Overlay parcelles d&#39;intensité Raman à 1608 cm -1 vs temps. Remarque: l&#39;intensité supérieur Raman est en corrélation avec la conversion du produit supérieur. </li></ol> 8. Exécutez la réaction en utilisant des conditions optimisées <ol><li> Ayant blindés diverses conditions (des débits variables / températures du réacteur), exécuter la réaction en utilisant les conditions optimisées pour permettre la conversion le plus élevé du produit. </li></ol> 9. isoler le produit <ol><li> Prendre le contenu de la fiole de produit et le verser dans un bêcher contenant 100 ml de glace et 20 ml d&#39;HCl 2 M. </li><li> Rincer la fiole de produit avec une quantité minimale d&#39;acétate d&#39;éthyle (2 ml) et transfert dans le bécher. </li><li> Incorporer le mélange de glacejusqu&#39;à ce que toute la glace soit complètement fondu. </li><li> Mettre en place un système de filtration avec un entonnoir Hirsch, bras latéral ballon, bague de caoutchouc et une longueur de tube à vide en caoutchouc. </li><li> Filtrer le précipité résultant sous vide, rincer avec de l&#39;éther diéthylique froid (10 ml) et laisser sécher sous une lampe chauffante (2-3 h) ou O sec / N sous vide. </li><li> Confirmer l&#39;identité du produit par 1 H spectroscopie par résonance magnétique (RMN) nucléaire en utilisant CDCI3 comme solvant. Pour un spectromètre RMN 500 MHz, les 1 données H RMN 3-acetylcoumarin est la suivante: δ = 2,73 (s, 3 H) 7,31 - 7,40 (m, 2 H) 7,65 (ddd, J = 7,53, 4,37, 2,60 Hz , 2 H) 8,51 (s, 1 H) ppm, 13 données C RMN: δ = 30,84 (CH3) 117,00 (CH) 118,56 (C) 124,86 (CH) 125,27 (CH) 130,51 (CH) 134,68 (C) 147,74 (CH) 155,64 (C) 159,52 (C) 195,77 (C) ppm. </li></ol>

<ol>
	<li>Wiles, C., Watts, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Micro Reaction Technology in Organic Synthesis. , (2011).</li><li>van den Broek, S. A. M. W., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Continuous+Flow+Production+of+Thermally+Unstable+Intermediates+in+a+Microreactor+with+Inline+IR-Analysis:+Controlled+Vilsmeier&#8211;Haack+Formylation+of+Electron-Rich+Arenes.">Continuous Flow Production of Thermally Unstable Intermediates in a Microreactor with Inline IR-Analysis: Controlled Vilsmeier&#8211;Haack Formylation of Electron-Rich Arenes.</a> Org. Process Res. Dev. 16 (5), 934-938 (2012).</li><li>Baxendale, I. 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Technol. 30 (3), 370-378 (2007).</li><li>Benito-Lopez, F., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Optical+fiber-based+on-line+UV/Vis+spectroscopic+monitoring+of+chemical+reaction+kinetics+under+high+pressure+in+a+capillary+microreactor.">Optical fiber-based on-line UV/Vis spectroscopic monitoring of chemical reaction kinetics under high pressure in a capillary microreactor.</a> Chem. Commun. (22), 2857-2859 (2005).</li><li>Gökay, O., Albert, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=From+single+to+multiple+microcoil+flow+probe+NMR+and+related+capillary+techniques:+a+review.">From single to multiple microcoil flow probe NMR and related capillary techniques: a review.</a> Anal. Bioanal. Chem. 402 (2), 647-669 (2012).</li><li>Jones, C. J., Larive, C. 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Spectrosc. 26 (17), (1999).</li><li>Koster, S., Verpoorte, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+decade+of+microfluidic+analysis+coupled+with+electrospray+mass+spectrometry:+An+overview.">A decade of microfluidic analysis coupled with electrospray mass spectrometry: An overview.</a> Lab Chip. 7 (11), 1394-1412 (2007).</li><li>Leadbeater, N. E., Schmink, J. R., Hamlin, T. A., de la Hoz, A., Loupy, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Tools+for+Monitoring+Reactions+Performed+Using+Microwave+Heating.">Tools for Monitoring Reactions Performed Using Microwave Heating.</a> Microwaves in Organic Synthesis. 1, 327-376 (2012).</li><li>Leadbeater, N. E., Schmink, J. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Use+of+Raman+spectroscopy+as+a+tool+for+in+situ.+monitoring+of+microwave-promoted+reactions.">Use of Raman spectroscopy as a tool for in situ. monitoring of microwave-promoted reactions.</a> Nature Protoc. 3 (1), 1-7 (2008).</li><li>Schmink, J. R., Holcomb, J. L., Leadbeater, N. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Use+of+Raman+spectroscopy+as+an+In+Situ.+Tool+to+Obtain+Kinetic+Data+for+Organic+Transformations.">Use of Raman spectroscopy as an In Situ. Tool to Obtain Kinetic Data for Organic Transformations.</a> Chem. Eur. J. 14 (32), 9943-9950 (2008).</li><li>Hamlin, T. A., Leadbeater, N. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Raman+spectroscopy+as+a+tool+for+monitoring+mesoscale+continuous-flow+organic+synthesis:+Equipment+interface+and+assessment+in+four+medicinally-relevant+reactions.">Raman spectroscopy as a tool for monitoring mesoscale continuous-flow organic synthesis: Equipment interface and assessment in four medicinally-relevant reactions.</a> Beilstein J. Org. Chem. 9, 1843-1852 (2013).</li><li>Kelly, C. B., Lee, C., Leadbeater, N. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=An+approach+for+continuous-flow+processing+of+reactions+that+involve+the+in+situ.+formation+of+organic+products.">An approach for continuous-flow processing of reactions that involve the in situ. formation of organic products.</a> Tetrahedron Lett. 52 (2), 263-265 (2011).</li><li>Wren, S. N., Donaldson, D. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Glancing-angle+Raman+spectroscopic+probe+for+reaction+kinetics+at+water+surfaces.">Glancing-angle Raman spectroscopic probe for reaction kinetics at water surfaces.</a> Phys. Chem. Chem. Phys. 12, 2648-2654 (2010).</li><li>Leadbeater, N. E., Smith, R. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Real-Time+Monitoring+of+Microwave-Promoted+Suzuki+Coupling+Reactions+Using+in+Situ.+Raman+Spectroscopy.">Real-Time Monitoring of Microwave-Promoted Suzuki Coupling Reactions Using in Situ. Raman Spectroscopy.</a> Org. Lett. 8 (20), 4589-4591 (2006).</li></ol>

The authors have nothing to disclose.

La facilité avec laquelle le spectromètre Raman peut être interfacé avec l&#39;unité d&#39;écoulement rend cette technique en ligne pour la surveillance de valeur de réaction. Un certain nombre de variables de la réaction peut être sondée de manière accélérée, permettant à l&#39;utilisateur de parvenir à des conditions de réaction optimisés plus rapide que lors de l&#39;utilisation des méthodes hors ligne. L&#39;application des techniques décrites ici également permet la surveillance de la formation...

En utilisant le traitement en flux continu, les chimistes se rendent compte qu&#39;ils peuvent effectuer une série de réactions chimiques en toute sécurité, efficacement et en toute simplicité 1,2. En conséquence, l&#39;équipement de la chimie de flux est en train de devenir un outil intégral pour l&#39;exécution de réactions à la fois dans les milieux industriels, ainsi que des laboratoires de recherche dans les établissements universitaires. Une grande variété de transformations de chimie de synthèse ont été réalisées dans des réacteurs à écoulement 3,4. En cas de sélection, des réactions qui ne fonctionnent pas dans le lot a été démontré que de procéder en douceur dans des conditions à flux continu 5. Pour les deux optimisation de la réaction et de contrôle de la qualité, l&#39;incorporation de surveiller la réaction en ligne avec traitement de flux offre des avantages significatifs. Dans surveillance en ligne fournit une analyse en continu avec une réponse en temps réel aux conditions réelles d&#39;échantillons. Ceci est plus rapide et, dans certains cas, plus fiable que les techniques comparables hors ligne. Un certain nombre de techniques analytiques en ligne ont été interfacé avec ffaible réacteurs 7. Les exemples incluent infrarouge 8,9, 10,11, 12,13 RMN, spectroscopie Raman 14,15, et spectrométrie de masse 16,17 UV-visible. Notre groupe de recherche a un spectromètre Raman interfacé avec une unité de micro-ondes 18 scientifiques. Avec cela, une gamme de réactions ont été surveillés à la fois qualitative et quantitative 20 19 point de vue. Fort de ce succès, nous avons récemment interfacé notre spectromètre Raman avec un de nos unités à flux continu et employé pour le suivi d&#39;un certain nombre de clés transformations organiques médicalement pertinentes réaction en ligne. 21 Dans chaque cas, il était possible de surveiller la et aussi les réactions dans un exemple, au moyen d&#39;une courbe d&#39;étalonnage, on peut déterminer la conversion du produit à partir de données spectrales de Raman. Dans Nous décrivons ici comment configurer l&#39;appareil et l&#39;utiliser pour surveiller les réactions. On utilise la synthèse catalysée par la pipéridine de 3-acetylcoumarin (1) à partir du salicylaldéhyde avec l&#39;acétoacétate d&#39;éthyle (figure 1) comme la réaction de modèle ici. <img alt="Figure 1" src="/files/ftp_upload/52393/52393fig1.jpg" /> Figure 1. Base de la réaction catalysée de condensation entre l&#39;aldéhyde salicylique et acétoacétate d&#39;éthyle pour donner le 3-acetylcoumarin (1). <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/52393/52393fig1large.jpg" target="_blank">S&#39;il vous plaît cliquer ici pour voir une version plus grande de cette figure.</a>

<table border="0">
	<tbody>
		<tr>
			<td>Salicylaldehyde</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>S356</td>
			<td>Reagent Grade, 98%</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ethyl acetoacetate</td>
			<td>Acros Organics</td>
			<td>117970010</td>
			<td>99%</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Piperidine</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>104094</td>
			<td>Reagent Plus, 99%</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Hydrochloric acid</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>320331</td>
			<td>ACS Reagent, 37%</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ethyl acetate</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>34858</td>
			<td>CHROMASOLV, for HPLC, &#62;99.7%</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Acetone</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>650501</td>
			<td>CHROMASOLV, for HPLC, &#62;99.9%</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Flow cell</td>
			<td>Starna Cells</td>
			<td></td>
			<td>583.65.65-Q-5/Z20</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Flow unit</td>
			<td>Vapourtec</td>
			<td></td>
			<td>E-series system</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Raman spectrometer</td>
			<td>Enwave Optronics Inc</td>
			<td></td>
			<td>Model EZRaman-L</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

real-time monitoring of reactions performed using continuous-flow processing: the preparation of 3-acetylcoumarin as an example

En utilisant la surveillance de la ligne, il est possible d&#39;optimiser les réactions effectuées en utilisant un traitement à écoulement continu, de façon simple et rapide. Il est également possible d&#39;assurer une qualité de produit constante au fil du temps en utilisant cette technique. Nous montrons ici comment interfacer une unité de débit disponible dans le commerce avec un spectromètre Raman. La cellule de flux Raman est placé après le régulateur de contre-pression, ce qui signifie qu&#39;il peut fonctionner à la pression atmosphérique. En outre, le fait que le courant de produit passe à travers une longueur de tube avant de pénétrer dans la cellule d&#39;écoulement signifie que la matière est à la température ambiante. Il est important que les spectres sont acquis dans des conditions isothermes car l&#39;intensité du signal Raman est dépendante de la température. Après avoir assemblé l&#39;appareil, on montre alors comment surveiller une réaction chimique, la synthèse de pipéridine-3-catalysée de acetylcoumarin de salicylaldéhyde et l&#39;acétoacétate d&#39;éthyle utilisé à titre d&#39;exemple. La réaction peut être effectuée sur une plage de débits d&#39;untempératures d, l&#39;outil in-situ surveillance étant utilisés pour optimiser les conditions simplement et facilement.

La préparation en flux continu de la 3-acetylcoumarin a été choisi comme une réaction représentant pour la surveillance en ligne. En discontinu, la réaction se déroule bien pour l&#39;utilisation de l&#39;acétate d&#39;éthyle comme solvant. Cependant, le produit (1) ne soit pas complètement soluble à la température ambiante. Pour éviter le colmatage potentiel du régulateur de pression, ainsi que d&#39;atténuer le risque d&#39;avoir des particules solides dans la cellule d&#39;écoulement ...

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Real-time Monitoring of Reactions Performed Using Continuous-flow Processing: The Preparation of 3-Acetylcoumarin as an Example

Surveillance en temps réel permet une optimisation rapide des réactions effectuées en utilisant un traitement en flux continu. Ici, la préparation de 3-acetylcoumarin est utilisé à titre d&#39;exemple. Appareil pour effectuer une surveillance in-situ Raman est décrite, de même que les étapes nécessaires pour optimiser la réaction.

Suivi en temps réel de réactions effectuées en utilisant traitement en flux continu: la préparation du 3-Acetylcoumarin comme un exemple

By using inline monitoring, it is possible to optimize reactions performed using continuous-flow processing in a simple and rapid way. It is also possible ...

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Research

JoVE Journal

Chemistry

9.6K vues.  University of Connecticut.  Surveillance en temps réel permet une optimisation rapide des réactions effectuées en utilisant un traitement en flux continu. Ici, la préparation de 3-acetylcoumarin est utilisé à titre d'exemple. Appareil pour effectuer une surveillance in-situ Raman est décrite, de même que les étapes nécessaires pour optimiser la réaction. 

Vidéo: Real-time Monitoring of Reactions Performed Using Continuous-flow Processing: The Preparation of 3-Acetylcoumarin as an Example

Rapid High-throughput Species Identification of Botanical Material Using Direct Analysis in Real Time High Resolution Mass Spectrometry

We demonstrate that direct analysis in real time-high resolution mass spectrometry can be used to produce mass spectral profiles of botanical material, and that these chemical fingerprints can be used for plant species identification. The mass spectral data can be acquired rapidly and in a high throughput manner without the need for sample extraction, derivatization or pH adjustment steps. The use of this technique bypasses challenges presented by more conventional techniques including lengthy chromatography analysis times and resource intensive methods. The high throughput capabilities of the direct analysis in real time-high resolution mass spectrometry protocol, coupled with multivariate statistical analysis processing of the data, provide not only class characterization of plants, but also yield species and varietal information. Here, the technique is demonstrated with two psychoactive plant products, Mitragyna speciosa (Kratom) and Datura (Jimsonweed), which were subjected to direct analysis in real time-high resolution mass spectrometry followed by statistical analysis processing of the mass spectral data. The application of these tools in tandem enabled the plant materials to be rapidly identified at the level of variety and species.

A method for species identification of botanical material by direct analysis in real time-high resolution mass spectrometry and multivariate statistical analysis is presented.

Rapid à haut débit Identification des espèces de matériel botanique Utilisation de l&#39;analyse directe en temps réel Résolution Spectrométrie de Masse Haute

We demonstrate that direct analysis in real time-high resolution mass spectrometry can be used to produce mass spectral profiles of botanical material, ...

Recherche

Chimie

Capillary Electrophoresis to Monitor Peptide Grafting onto Chitosan Films in Real Time

Free-solution capillary electrophoresis (CE) separates analytes, generally charged compounds in solution through the application of an electric field. Compared to other analytical separation techniques, such as chromatography, CE is cheap, robust and effectively requires no sample preparation (for a number of complex natural matrices or polymeric samples). CE is fast and can be used to follow the evolution of mixtures in real time (e.g., chemical reaction kinetics), as the signals observed for the separated compounds are directly proportional to their quantity in solution.
Here, the efficiency of CE is demonstrated for monitoring the covalent grafting of peptides onto chitosan films for subsequent biomedical applications. Chitosan&#39;s antimicrobial and biocompatible properties make it an attractive material for biomedical applications such as cell growth substrates. Covalently grafting the peptide RGDS (arginine - glycine - aspartic acid - serine) onto the surface of chitosan films aims at improving cell attachment. Historically, chromatography and amino acid analysis have been used to provide a direct measurement of the amount of grafted peptide. However, the fast separation and absence of sample preparation provided by CE enables equally accurate yet real-time monitoring of the peptide grafting process. CE is able to separate and quantify the different components of the reaction mixture: the (non-grafted) peptide and the chemical coupling agents. In this way the use of CE results in improved films for downstream applications.
The chitosan films were characterized through solid-state NMR (nuclear magnetic resonance) spectroscopy. This technique is more time-consuming and cannot be applied in real time, but yields a direct measurement of the peptide and thus validates the CE technique.

Free solution capillary electrophoresis is a fast, cheap and robust analytical method that enables the quantitative monitoring of chemical reactions in real time. Its utility for rapid, convenient and precise analysis is demonstrated here through analysis of covalent peptide grafting onto chitosan films for improved cell adhesion.

Electrophorèse Capillaire pour surveiller Peptide greffant sur chitosan Films en temps réel

Free-solution capillary electrophoresis (CE) separates analytes, generally charged compounds in solution through the application of an electric field. ...

A Protocol for Safe Lithiation Reactions Using Organolithium Reagents

Organolithium reagents are powerful tools in the synthetic chemist&#39;s toolbox. However, the extreme pyrophoric nature of the most reactive reagents warrants proper technique, thorough training, and proper personal protective equipment. To aid in the training of researchers using organolithium reagents, a thorough, step-by-step protocol for the safe and effective use of tert-butyllithium on an inert gas line or within a glovebox is described. As a model reaction, preparation of lithium tert-butyl amide by the reaction of tert-butyl amine with one equivalent of tert-butyl lithium is presented.

The safe and proper use of organolithium reagents is described.

Un protocole pour la salubrité de lithiation Réactions Utilisation organolithium Réactifs

Organolithium reagents are powerful tools in the synthetic chemist&#39;s toolbox. However, the extreme pyrophoric nature of the most reactive reagents ...

Monitoring the Effects of Illumination on the Structure of Conjugated Polymer Gels Using Neutron Scattering

We demonstrate a protocol to effectively monitor the gelation process of a high concentration solution of conjugated polymer both in the presence and absence of white light exposure. By instituting a controlled temperature ramp, the gelation of these materials can be precisely monitored as they proceed through this structural evolution, which effectively mirrors the conditions experienced during the solution deposition phase of organic electronic device fabrication. Using small angle neutron scattering (SANS) and ultra-small angle neutron scattering (USANS) along with appropriate fitting protocols we quantify the evolution of select structural parameters throughout this process. Thorough analysis indicates that continued light exposure throughout the gelation process significantly alters the structure of the ultimately formed gel. Specifically, the aggregation process of poly(3-hexylthiophene-2,5-diyl) (P3HT) nano-scale aggregates is negatively affected by the presence of illumination, ultimately resulting in the retardation of growth in conjugated polymer microstructures and the formation of smaller scale macro-aggregate clusters.

A protocol for the analysis of gels formed from the optoelectronic conjugated polymer poly(3-hexylthiophene-2,5-diyl) (P3HT) using small and ultra-small angle neutron scattering in both the presence and absence of illumination is presented.

Surveillance des effets de l’éclairement sur la Structure des Gels de polymères conjugués à l’aide de la diffusion des neutrons

We demonstrate a protocol to effectively monitor the gelation process of a high concentration solution of conjugated polymer both in the presence and ...

Measurements of Long-range Electronic Correlations During Femtosecond Diffraction Experiments Performed on Nanocrystals of Buckminsterfullerene

The precise details of the interaction of intense X-ray pulses with matter are a topic of intense interest to researchers attempting to interpret the results of femtosecond X-ray free electron laser (XFEL) experiments. An increasing number of experimental observations have shown that although nuclear motion can be negligible, given a short enough incident pulse duration, electronic motion cannot be ignored. The current and widely accepted models assume that although electrons undergo dynamics driven by interaction with the pulse, their motion could largely be considered &#39;random&#39;. This would then allow the supposedly incoherent contribution from the electronic motion to be treated as a continuous background signal and thus ignored. The original aim of our experiment was to precisely measure the change in intensity of individual Bragg peaks, due to X-ray induced electronic damage in a model system, crystalline C60. Contrary to this expectation, we observed that at the highest X-ray intensities, the electron dynamics in C60 were in fact highly correlated, and over sufficiently long distances that the positions of the Bragg reflections are significantly altered. This paper describes in detail the methods and protocols used for these experiments, which were conducted both at the Linac Coherent Light Source (LCLS) and the Australian Synchrotron (AS) as well as the crystallographic approaches used to analyse the data.

We describe an experiment designed to probe the electronic damage induced in nanocrystals of Buckminsterfullerene (C60) by intense, femtosecond pulses of X-rays. The experiment found that, surprisingly, rather than being stochastic, the X-ray induced electron dynamics in C60 are highly correlated, extending over hundreds of unit cells within the crystals1.

Mesures de corrélations électroniques à longue portée au cours d’expériences de Diffraction femtoseconde effectuées sur les nanocristaux de fullerène

The precise details of the interaction of intense X-ray pulses with matter are a topic of intense interest to researchers attempting to interpret the ...

Real-time Breath Analysis by Using Secondary Nanoelectrospray Ionization Coupled to High Resolution Mass Spectrometry

Exhaled volatile organic compounds (VOCs) have aroused considerable interest, since they can serve as biomarkers for disease diagnosis and environmental exposure in a non-invasive manner. In this work, we present a protocol to characterize the exhaled VOCs in real time by using secondary nanoelectrospray ionization coupled to high resolution mass spectrometry (Sec-nanoESI-HRMS). The homemade Sec-nanoESI source was readily set up based on a commercial nanoESI source. Hundreds of peaks were observed in the background-subtracted mass spectra of exhaled breath, and the mass accuracy values are -4.0-13.5 ppm and -20.3-1.3 ppm in the positive and negative ion detection modes, respectively. The peaks were assigned with accurate elemental composition according to the accurate mass and isotopic pattern. Less than 30 s is used for one exhalation measurement, and it takes approximately 7 min for six replicated measurements.

A protocol for characterizing chemical composition of exhaled breath in real time by using secondary nanoelectrospray ionization coupled to high resolution mass spectrometry is demonstrated.

Analyse de l’haleine en temps réel en utilisant l’ionisation secondaire SPECTROMETRIE couplée à la spectrométrie de masse haute résolution

Exhaled volatile organic compounds (VOCs) have aroused considerable interest, since they can serve as biomarkers for disease diagnosis and environmental ...

Continuous Flow Chemistry: Reaction of Diphenyldiazomethane with p-Nitrobenzoic Acid

Continuous flow technology has been identified as instrumental for its environmental and economic advantages leveraging superior mixing, heat transfer and cost savings through the &#34;scaling out&#34; strategy as opposed to the traditional &#34;scaling up&#34;. Herein, we report the reaction of diphenyldiazomethane with p-nitrobenzoic acid in both batch and flow modes. To effectively transfer the reaction from batch to flow mode, it is essential to first conduct the reaction in batch. As a consequence, the reaction of diphenyldiazomethane was first studied in batch as a function of temperature, reaction time, and concentration to obtain kinetic information and process parameters. The glass flow reactor set-up is described and combines two types of reaction modules with &#34;mixing&#34; and &#34;linear&#34; microstructures. Finally, the reaction of diphenyldiazomethane with p-nitrobenzoic acid was successfully conducted in the flow reactor, with up to 95% conversion of the diphenyldiazomethane in 11 min. This proof of concept reaction aims to provide insight for scientists to consider flow technology&#39;s competitiveness, sustainability, and versatility in their research.

Continuous Flow Chemistry: Reaction of Diphenyldiazomethane with p-Nitrobenzoic Acid

Flow chemistry carries environmental and economic advantages by leveraging superior mixing, heat transfer and cost benefits. Herein, we provide a blueprint to transfer chemical processes from batch to flow mode. The reaction of diphenyldiazomethane (DDM) with p-nitrobenzoic acid, conducted in batch and flow, was chosen for proof of concept.

Débit continu de chimie : La réaction de Diphenyldiazomethane avec de l’acide p- nitrobenzoïque

Continuous flow technology has been identified as instrumental for its environmental and economic advantages leveraging superior mixing, heat transfer and ...

A Continuous-flow Photocatalytic Reactor for the Precisely Controlled Deposition of Metallic Nanoparticles

In this work, a novel photocatalytic reactor for the pulsed and controlled excitation of the photocatalyst and the precise deposition of metallic nanoparticles is developed. Guidelines for the replication of the reactor and its operation are provided in detail. Three different composite systems (Pt/graphene, Pt/TiO2, and Au/TiO2) with monodisperse and uniformly distributed particles are produced by this reactor, and the photodeposition mechanism, as well as the synthesis optimization strategy, are discussed. The synthesis methods and their technical aspects are described comprehensively. The role of the ultraviolet (UV) dose (in each excitation pulse) on the photodeposition process is investigated and the optimum values for each composite system are provided.

For a continuous and scalable synthesis of noble-metal-based nanocomposites, a novel photocatalytic reactor is developed and its structure, operation principles, and product quality optimization strategies are described.

Un réacteur à flux continu photocatalytique pour le dépôt précisément contrôlé de nanoparticules métalliques

In this work, a novel photocatalytic reactor for the pulsed and controlled excitation of the photocatalyst and the precise deposition of metallic ...

Technical Aspect of the Automated Synthesis and Real-Time Kinetic Evaluation of [11C]SNAP-7941

Positron emission tomography (PET) is an essential molecular imaging technique providing insights into pathways and using specific targeted radioligands for in vivo investigations. Within this protocol, a robust and reliable remote-controlled radiosynthesis of [11C]SNAP-7941, an antagonist to the melanin-concentrating hormone receptor 1, is described. The radiosynthesis starts with cyclotron produced [11C]CO2 that is subsequently further reacted via a gas-phase transition to [11C]CH3OTf. Then, this reactive intermediate is introduced to the precursor solution and forms the respective radiotracer. Chemical as well as the radiochemical purity are determined by means of RP-HPLC, routinely implemented in the radiopharmaceutical quality control process. Additionally, the molar activity is calculated as it is a necessity for the following real-time kinetic investigations. Furthermore, [11C]SNAP-7941 is applied to MDCKII-WT and MDCKII-hMDR1 cells for evaluating the impact of P-glycoprotein (P-gp) expression on cell accumulation. For this reason, the P-gp expressing cell line (MDCKII-hMDR1) is either used without or with blocking prior to experiments by means of the P-gp substrate (&#177;)-verapamil and the results are compared to the ones observed for the wildtype cells. The overall experimental approach demonstrates the importance of a precise time-management that is essential for every preclinical and clinical study using PET tracers radiolabelled with short-lived nuclides, such as carbon-11 (half-life: 20 min).

Technical Aspect of the Automated Synthesis and Real-Time Kinetic Evaluation of [11C]SNAP-7941

Here, we represent a protocol for the fully automated radiolabelling of [11C]SNAP-7941 and the analysis of the real-time kinetics of this PET-tracer on P-gp expressing and non-expressing cells.

Aspect technique de la synthèse automatisée et de l'évaluation cinétique en temps réel de [11C]SNAP-7941

Positron emission tomography (PET) is an essential molecular imaging technique providing insights into pathways and using specific targeted radioligands ...

Optimization of Radiochemical Reactions using Droplet Arrays

Current automated radiosynthesizers are designed to produce large clinical batches of radiopharmaceuticals. They are not well suited for reaction optimization or novel radiopharmaceutical development since each data point involves significant reagent consumption, and contamination of the apparatus requires time for radioactive decay before the next use. To address these limitations, a platform for performing arrays of miniature droplet-based reactions in parallel, each confined within a surface-tension trap on a patterned polytetrafluoroethylene-coated silicon "chip", was developed. These chips enable rapid and convenient studies of reaction parameters including reagent concentrations, reaction solvent, reaction temperature and time. This platform permits the completion of hundreds of reactions in a few days with minimal reagent consumption, instead of taking months using a conventional radiosynthesizer.

This method describes the use of a novel high-throughput methodology, based on droplet chemical reactions, for the rapid and economical optimization of radiopharmaceuticals using nanomole amounts of reagents.