Name: utilization of stop-flow micro-tubing reactors for the development of organic transformations
Uploaded: 2018-01-04T14:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Utilization of Stop-flow Micro-tubing Reactors for the Development of Organic Transformations at JoVE.com

Agradecemos o apoio financeiro da Universidade Nacional de Cingapura (R-143-000-645-112, R-143-000-665-114) e GSK-EDB (R-143-000-687-592).

Referem-se a todas as folhas de dados relevantes de segurança material (MSDS) antes de manusear qualquer possíveis produtos químicos tóxicos e cancerígenos. Realizar avaliações de risco adequado antes de iniciar quaisquer reacções, incluindo o uso de controles, tais como exaustores de fumos e cilindros de gás, bem como usar equipamentos de proteção individual suficiente de engenharia. Formação adequada deve efectuar-se antes de usar qualquer gás altamente inflamável para evitar acidentes causados por mau ...

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W., Su, Y., Hessel, V., Noel, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Accelerated+gas-liquid+visible+light+photoredox+catalysis+with+continuous-flow+photochemical+microreactors.">Accelerated gas-liquid visible light photoredox catalysis with continuous-flow photochemical microreactors.</a> Nat. Protocols. 11 (1), 10-21 (2016).</li><li>Robards, K., Haddad, P. R., Jackson, P. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=High-performance+Liquid+Chromatography&#8212;Instrumentation+and+Techniques.">High-performance Liquid Chromatography&#8212;Instrumentation and Techniques.</a> Principles and Practice of Modern Chromatographic Methods. 5, 227-303 (1994).</li><li>Linder, V., Sia, S. K., Whitesides, G. 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S., Nicewicz, D. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Direct+Catalytic+Anti-Markovnikov+Hydroetherification+of+Alkenols.">Direct Catalytic Anti-Markovnikov Hydroetherification of Alkenols.</a> Journal of the American Chemical Society. 134 (45), 18577-18580 (2012).</li><li>Singh, A., Teegardin, K., Kelly, M., Prasad, K. S., Krishnan, S., Weaver, J. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Facile+synthesis+and+complete+characterization+of+homoleptic+and+heteroleptic+cyclometalated+Iridium(III)+complexes+for+photocatalysis.">Facile synthesis and complete characterization of homoleptic and heteroleptic cyclometalated Iridium(III) complexes for photocatalysis.</a> Journal of Organometallic Chemistry. 776, 51-59 (2015).</li></ol>

O reator SFMT recentemente desenvolvido é uma modificação do sistema de fluxo contínuo adicionando válvulas shut-off do microtubo2. Neste sistema, a taxa de fluxo de um volume desejado de reagentes pode ser interrompida à vontade, simulando um reator de lote, mas em microtubo2,10,11. Estas válvulas ajudam na caça com armadilhas da quantidade desejada de reagentes n...

Química de fluxo é bem preparada para o movimento de processos verdes e sustentáveis1,2. Em contraste com reatores em batelada, reatores de fluxo contínuo possuem vantagens significativas, como melhor gestão térmica, controle de mistura reforçada e regulação da pressão interna. Estas vantagens reduzem a formação de subprodutos no sistema de fluxo contínuo. Além disso, fluxo contínuo aumenta as reações de gás-líquido bifásico dentro do microtubo devido a excelente área de superfície interfacial dos reagentes em Estados diferentes. Reatores de fluxo contínuo, também, fornecer uma boa plataforma para a fotossíntese devido a iluminação reforçada e uniforme através do microtubo3.
Apesar do sucesso em tecnologia de fluxo contínuo, ainda existem limitações na triagem de reação para parâmetros que envolvam catalisadores, solventes e reagentes2. As alterações feitas à pressão no sistema de fluxo afetará drasticamente o equilíbrio do fluxo. Além disso, um sistema de fluxo contínuo clássico geralmente é limitado a uma reação de rastreio de cada vez, tornando-o demorado para rastreio de reação paralela eficiente. O tempo de reação, na síntese de fluxo contínuo também é limitado pelo seu tamanho microtubo reator. Além disso, triagem de fluxo contínuo é propensa a contaminação a temperatura mais elevada, mesmo que o suporte informático é empregado entre diferentes reações4.
Portanto, para resolver a dificuldade de triagem discretos parâmetros em sistemas de fluxo contínuo, desenvolvemos um sistema de reator para-fluxo microtubo (SFMT) para rastreio de reação que envolve reagentes gasosos e/ou reações mediadas por foto2. Reatores SFMT compreendem elementos de ambos os reatores em batelada e reatores de fluxo contínuo. A introdução de válvulas shut-off retém os reagentes dentro do microtubo, um conceito que é semelhante a um reactor de lote, e quando o sistema é pressurizado, o SFMT se comporta como um reator de alta pressão em miniatura. O SFMT pode então ser submersa em um banho de água ou óleo, introdução de calor para o sistema de reator. Luzes visíveis podem ser também brilhou ao microtubo durante o período de reação para facilitar reações mediadas por foto.
Em SFMT, gases tóxicos ou inflamáveis, tais como etileno, acetileno e monóxido de carbono, podem ser utilizados para gerar valiosos produtos químicos de forma segura em relação ao lote reatores1,2,4. É um trunfo para usar esses gases reativos que são matérias-primas químicas baratos e pode ser facilmente removidos após reações concluídas, proporcionando uma limpeza procedimento2. Pelo contrário, o desenvolvimento de reação mais realizado em reatores em batelada tende a excluir a utilização de gases reativos, devido a sua inconveniência e risco de explosão em elevada pressão e temperatura. Se os reagentes gasosos são empregados, geralmente são introduzidos em reatores em batelada através do borbulhamento ou balões. Isto geralmente deu baixa reprodutibilidade ou reatividade devido a baixa eficiência de mistura na interface. Apesar de vasos de alta pressão são comumente aplicados para aumentar a reatividade e solubilidade de gases, são trabalhosas, com risco de explosão, especialmente com gases inflamáveis. Além disso, a superfície opaca daqueles comumente usados em reatores de alta pressão tornou inadequado para reações mediadas por foto. Portanto, reações que consistem em reagentes gasosos e reações mediadas por foto geralmente são deixadas inexploradas. Neste contexto, reatores SFMT fornecem uma plataforma ideal porque os reagentes gasosos podem ser utilizados dentro do microtubo com o auxílio de um regulador de pressão de retorno (BPR) para regular a pressão interna em uma maneira segura e conveniente2. Além de reações que envolvem reagentes gasosos, luz visível de síntese promovido também exibe grandes promessas para síntese orgânica5,6. No entanto, dentre a maior queda de reações mediadas de luz visível é a escalabilidade em reatores convencionais lote devido ao efeito de atenuação do transporte de fótons em grandes vasos de7. Se forem utilizadas fontes de luz de alta potência, irradiação excessiva pode resultar na formação de subproduto. Além disso, os reagentes gasosos raramente foram aplicados em reações foto-químicas principalmente devido ao sistema complexo aparelho quando utilizar reagentes de fase de gás em alta pressão2. Através da introdução de um canal estreito, como SFMT, um ambiente de gás de alta pressão pode ser facilmente alcançado sob irradiação de luz.
Portanto, este detalhado vídeo visa ajudar mais os cientistas a entender as vantagens e o procedimento de usar SFMT para rastreio de condição de gás envolvendo transformações e reações mediadas por luz.

<table>
	<tbody>
		<tr>
			<td>Acetylene Cylinder</td>
			<td>Chem Gas PTE LTD (Singapore)</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Logato 200 series Syringe pumps</td>
			<td>KD Scientific Inc</td>
			<td>788200</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Blue LED Strips</td>
			<td>Inwares Pte Ltd (Singapore)</td>
			<td>3528 FlexiGlow LED Strips</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>PFA Tubing High Purity 1/16&#34; OD x .030&#34; ID x 50ft</td>
			<td>IDEX Health&#38;Science</td>
			<td>1632-L</td>
			<td>Depending on diameter of tubings needed</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>KDS Stainless Steel Syringe</td>
			<td>KD Scientific Inc</td>
			<td>780802</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Shut-Off Valve Tefzel (ETFE) with 1/16&#34; Fittings</td>
			<td>IDEX Health&#38;Science</td>
			<td>P-782</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>BPR Assembly 20 psi</td>
			<td>IDEX Health&#38;Science</td>
			<td>P-791</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Luer Adapter Female Luer - Female Union</td>
			<td>IDEX Health&#38;Science</td>
			<td>P-628</td>
			<td>Known as syringe connector in this paper</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>1/4-28 Female to Male Luer Assy</td>
			<td>IDEX Health&#38;Science</td>
			<td>P-675</td>
			<td>Known as needle connector in this paper</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Union Body PEEK .020 thru hole, for 1/16&#34; OD&#34;</td>
			<td>IDEX Health&#38;Science</td>
			<td>P-702-01</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Super Flangeless Ferrule w/SST Ring, 1/4-28 Flat-Bottom, for 1/16&#34; OD</td>
			<td>IDEX Health&#38;Science</td>
			<td>P-250X</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>PEEK Low Pressure Tee Assembly 1/16&#34; PEEK .020 thru hole</td>
			<td>IDEX Health&#38;Science</td>
			<td>P-712</td>
			<td>Known as T-connector in this paper</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Super Flangeless Nut PEEK 1/4-28 Flat-Bottom, for 1/16&#34; &#38; 1/32&#34; OD</td>
			<td>IDEX Health&#38;Science</td>
			<td>P-255X</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Micro Metering Valve Assembly, 1/4-28 Flat-Bottom, for 1/16&#34; OD</td>
			<td>IDEX Health&#38;Science</td>
			<td>P-445NF</td>
			<td>Known as Needle valve in this paper</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Shut Off Valve Assembly PEEK .020</td>
			<td>IDEX Health&#38;Science</td>
			<td>P-732</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Terumo Syringe without needle</td>
			<td>Terumo medical</td>
			<td></td>
			<td>1 mL and 3 mL depending on the volume needed</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Terumo needle</td>
			<td>Terumo medical</td>
			<td></td>
			<td>22G X 1&#189;&#8221; 
			(0.70 X 38 mm)</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sterican needle</td>
			<td>B | Braun Sharing Enterprise</td>
			<td></td>
			<td>21G X 4&#190;&#8221; 
			(0.80 X 120 mm)</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Bruker ACF300 (300 MHz)</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>For 300 MHz NMR scanning</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>AV-III400 (400 MHZ)</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>For 400 MHz NMR scanning</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>AMX500 (500 MHz)</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>For 500 MHz NMR scanning</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Merck 60 (0.040-0.063 mm) mesh silica gel</td>
			<td>Merck</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>4-Iodoanisole</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td>I7608-100G</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>412740 ALDRICH 
			Bis(triphenylphosphine) 
			palladium(II) dichloride 
			&#8805;99% trace metals basis</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td>412740-5G</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Copper(I) iodide 
			purum, &#8805;99.5%</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td>03140-100G</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>N,N-Diisopropylethylamine</td>
			<td>Tokyo Chemical Industry Co., Ltd</td>
			<td>D1599</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>1, 3, 5-trimethoxybenzene</td>
			<td>Tokyo Chemical Industry Co., Ltd</td>
			<td>P0250</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>2,3-Dimethyl-2-butene 
			&#8805;99%</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td>220159-25ML</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Bromopentafluorobenzene 
			99%</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td>B75158-10G</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>TEMPO Green Alternative 
			98%</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td>214000-25G</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Acetonitrile</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td>271004-1L</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Diethylether</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td>346136-1L</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Dimethyl sulfoxide</td>
			<td>VWR chemical</td>
			<td>23500.322- 25L</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>1,2-Dichloroethane</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td>284505-1L</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>9-mesityl-10-methylacridinium perchlorate</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>Refer to Ref. 8 for synthesis</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ir(ppy)2(dtbbpy)PF6</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>Refer to Ref. 9 for synthesis</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

utilization of stop-flow micro-tubing reactors for the development of organic transformations

Uma reação nova tecnologia para a síntese orgânica de triagem foi demonstrada recentemente, combinando elementos de microfluxo contínuo e reatores convencionais lote, cunhou reactores de (SFMT) de microtubo de parada-fluxo. Em SFMT, reações químicas que necessitam de alta pressão podem ser rastreadas em paralelo através de um caminho mais seguro e conveniente. Contaminação cruzada, que é um problema comum na reação de triagem para reatores de fluxo contínuo, é evitada em SFMT. Além disso, o microtubo de luz-permeável comercialmente disponível pode ser incorporado SFMT, servindo como uma excelente escolha para as reações mediadas por luz devido a uma exposição a luz uniforme mais eficaz, em comparação com reatores em batelada. Globalmente, o sistema de reator SFMT é semelhante a reatores de fluxo contínuo e mais superior do que reatores em batelada para reações que incorporam os reagentes gás e/ou exigem luz-iluminação, que permite que uma reação simples, mas altamente eficiente sistema de triagem. Além disso, qualquer reação desenvolvida com sucesso no sistema de reator SFMT pode ser convenientemente traduzida para síntese de fluxo contínuo para a produção em larga escala.

Neste estudo, SFMT é usado para realizar transformações que incluem reagentes gasosos (tabela 1), reações mediadas por luz (tabela 2) e reações que envolve ambos os reagentes gasosos e foto-catálise (tabela 3).
Figura 1 mostra uma configuração típica para regulador de gás ser conectado ao cilindro de gás, de modo a regular a pressão do gás a ser bombeado para o sistema SFMT.
A Figura 2 repres...

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Utilization of Stop-flow Micro-tubing Reactors for the Development of Organic Transformations

Um protocolo para a seleção de reação orgânica usando stop-fluxo microtubo (SFMT) reatores empregando reagentes gasosos e/ou luz visível mediada reações é apresentado.

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