
“未來化學是什麽(me) 樣子的?”也許我們(men) 很難想象得全麵。但基本的趨勢已經可以預見,自動化、智能化是*顯著的趨勢之一。近代技術的發展促進了傳(chuan) 統化學到更自動化方法的轉變。反應、分析和監控能夠以自動和連續的方式進行,是化學自動化的基本要求。化學家們(men) 可以節省更多的時間,得以專(zhuan) 注於(yu) 技術工作,把精力花在規劃、分析和開發新項目上。連續流動化學無疑是能體(ti) 現這一進程的技術之一。
對於(yu) 注重快速、可重複、可優(you) 化和高效分析的研究實驗室以及高質量的生產(chan) 過程,將連續流微反應器技術與(yu) 良好的分析方法相結合是首要*的。有多種分析方法已經被使用,包括熒光,紫外可見(UV/Vis),拉曼,紅外(IR)和核磁共振(NMR)光譜和質譜(MS)。這些分析技術的使用取決(jue) 於(yu) 分析物的特性和與(yu) 連續反應係統結合的容易程度。
核磁共振波譜是結構測定中*強大和*通用的方法之一,能夠對樣品進行定性和定量分析。高分辨率的核磁共振儀(yi) 器的使用,需要很高成本和很大空間,這些限製了它們(men) 在實驗室中的應用。近年來,流動化學的研究者引入了台式核磁共振儀(yi) 器來克服這些局限性。整個(ge) 係統可以安裝在一個(ge) 通風櫃中,成本更低,與(yu) 連續流平台也能更好地集成。
Ernesto Danieli(亞(ya) 琛大學技術化學與(yu) 高分子化學研究所)等人的實驗驗證了台式米兰体育赛事推荐(Magrite Spinsolve® 60MHZ) 在流動反應中的應用。他們(men) 認為(wei) 小型核磁共振光譜儀(yi) 提供的場均勻性和靈敏度足以在單掃描實驗中分析濃度為(wei) 1mml L-1的小分子。為(wei) 了驗證這一概念,他們(men) 研究了銥配合物催化的苯乙酮與(yu) 異丙醇的轉移加氫過程。反應在釜式中進行,並使用泵和特氟隆管將樣品引入磁體(ti) 中,形成閉合回路,流速為(wei) 1ml min-1。這一實驗可以得到動力學速率隨催化劑濃度的變化,並且與(yu) 氣相色譜法得到的結果良好吻合。正如一級反應所預期的結果,動力學常數與(yu) 催化劑濃度呈線性關(guan) 係。
一個(ge) 有趣的問題: 在線分析和離線分析兩(liang) 種方式是否會(hui) 對反應有影響呢?
Alexander L. L. Duchateau(DSM生物技術中心)等人在連續流動條件下使用流化床反應器 ,用芳基鹵化物和鎂製備格氏試劑,第二步格氏試劑與(yu) 二氧化碳反應得到羧酸(圖1)。整個(ge) 過程使用低場核磁共振儀(yi) (Magritek公司的Spinsolve® 60MHZ) 通過在線1H NMR光譜進行監控。用在線NMR進行分析時發現,被氧化的格氏試劑的量明顯較低,顯示了在線檢測的優(you) 勢。在線檢測過程中,將反應混合物以1mL min-1的流速引入NMR, 70分鍾內(nei) 得到約80%的轉化率。
圖1:流動係統的方案和實驗設備
低場核磁共振的主要優(you) 勢
低場核磁共振的主要優(you) 勢在於(yu) 其簡單性,尤其是不需要使用低溫冷卻液體(ti) ,而且降低了維護成本,也簡化了處理和操作。盡管針對高場儀(yi) 器的靈敏度明顯降低,但有可能獲得高達10:1的比率,這對於(yu) 許多應用來說已經足夠。
Spinsolve® 台式NMR波譜儀(yi)
康寧一直以來都在推動著化工全過程連續化的進程。“風險分析+微反應+微分離+在線控製”打造本質安全連續工藝的一體(ti) 化方案。Spinsolve®台式NMR波譜儀(yi) 和康寧微通道反應器的完美結合,開創了連續流、智能化的新時代。
Ref: Victoria Gomez and Antonio de la Hoz, Beilstein Journal of Organic Chemistry, (2017), 13, 285–300, DOI: 10.3762/bjoc.13.31
電話
關(guan) 注公眾(zhong) 號