使用在线台式NMR光谱监测氢反应

理解底层过程控制的结果的反应一直是重要的化学家,因为他们可以从设计、控制和优化的化学转换。获得一个更好的了解,广泛的选项可用化学家的表征工具箱——从pH传感器、压力和温度通过化学具体技术如质谱(MS)、红外(IR)、紫外可见光(紫外可见光谱和拉曼)。

核磁共振(NMR)谱,尽管其优势结构说明,通常是代表名额不足的能力。自1961年推出以来,核磁共振光谱仪仍大,价格昂贵,在资本成本和运营支出和难以使用不合适的专业知识。然而,在2000年代末,其他分析技术的趋势后,核磁共振光谱仪的微型化也开始了。¹的发展:

1. 新核磁共振信号检测器(即。力感应器,microcoils和外磁场配置);再加上,
2. 新发现的稀土金属(即。neodymiumiron硼(NeFeB)和samarium-cobalt (SmCo));
3. 新的设计原则;和
4. 合适的方法来开发磁体均匀和反复。

使得开发一系列新的核磁共振仪器称为台式NMR谱仪。

更强大的比应力松弛计,永磁台式NMR谱仪为基础,是低场(< 100 mhz),高分辨率(< 1.2 hz峰宽度的一半高度)。其紧凑的尺寸使其适合fumehood,手套箱,在实验室,或过程的应用程序。²允许多个应用程序性能要求的化学物种形成,包括反应监测。

而行台式核磁共振光谱学的疗效反应监测已经讨论过的,³本文讨论NMReady-flow的硬件设备需要变换一个NMReady台式NMR谱仪检测器分析在线反应。

硬件包括:

1. 定制的硼硅玻璃流动池设计·盖的长度混合·哈尔巴赫磁铁产生NMReady的静态磁场
2. 所需的硬件连接玻璃流与色谱管细胞

流动单元设计以这样一种方式,它可以用于任何NMReady-60PRO或NMReady-60e无需任何修改的调查。它维护一个密封的循环,减少体积流中的细胞和移动泄漏外磁铁,确保意外漏油不会干扰仪器的操作(图1)。⁴数据可以通过多种方式获取手动和自动。简单和容易的反应监测、动力学包和访问应用程序编程接口(API)通过JSON提供了协议,这样相同的接口可以控制整个液体处理系统。

图1所示。卡通在线流循环和反应监测系统的示意图。

结果与讨论

一组实验观察的功效台式核磁共振作为一个在线检测器与不同的反应。本文论述了加氢反应的监测进行proteo-solvents无需添加氘,使用台式核磁共振仪器。在这些分析,基本Schlenk技术板搅拌,圆底烧瓶和计量泵可在停止流(0毫升/分钟)或continuouse流模式(0.1 - -4.0毫升/分钟)。基于扫描采集参数,可以获得大约每4秒,以便快速信号平均的要求。典型的([Cl-Rh (PPh威尔金森催化剂₃)₃)条件选择氢化苯乙烯(R) 6, 8-pmenthadie-2-one (R -(-)香芹酮)和三(三苯基膦氯化铑(I)。⁵

方案1。反应示意图R -(-)与[ClRh (PPh香芹酮加氢₃)₃]。

在双管汇高真空线使用传统Schlenck技术,100毫升三颈圆底烧瓶被指控R -(-)香芹酮(1.35 g, 9更易,0.3米),搅拌棒,苯(30毫升)。这是快速搅拌而添加三(三苯基膦氯化铑(I) (0.252 g, 3摩尔%)对一个氩流。最终的解决方案是完全撤离和脱气,之前添加H₂(1 atm),然后加热到40°C。一旦在温度,解决方案是通过NMReady流传在1.2毫升/分钟的一段2小时,和一个¹H NMR谱(59.96 MHz, 16个扫描,1.1分钟)获得的间隔5分钟。图2显示了堆阴谋。

图2。堆放¹H NMR光谱获得/ 2小时R -(-)香芹酮的加氢。

频谱是由苯溶剂峰在7.16 ppm,和¹H NMR光谱反应物和产品还没有完全解决的60 MHz。由于阻碍戒指抛在环己烯基,几个非对映异构的质子出现在1.5 - -2.5 ppm范围。为了量化这个反应,好看共振检查:终端= CH₂乙烯基共振为5.76 ppm,消失了R -(-)香芹酮(图3),消费和异丙基功能替换新成立的紧身上衣(5-isopropyl-2-methylcyclo-hex-2-enone 0.63 ppm),如图3所示。在图3 c,物种形成的情节被认为是线性,表明饱和pseudo-zero秩序动力学催化剂加载

图3。重叠光谱显示反应进展(一)R -(-)香芹酮乙烯= CH₂消费;和(b)异丙基甲基5-isopropyl-2-methylcyclo-hex-2-enone生产;(c) Mnova时间曲线图显示乙烯共振积分的变化。

为了进一步分析动态范围的影响,也研究了苯乙烯作为底物类似威尔金森氧的条件下,方案2中显示。选择苯乙烯的原因是乙烯基组远远足够强劲的苯信号(7.16 ppm)它允许监视他们的反应中,消失。这是显示在图4中,表明叠块苯乙烯、苯和乙苯d6-benzene。

方案2。反应原理与[ClRh (PPh sytrene加氢₃)₃买得起乙苯。

图4。说明¹8 H核磁共振扫描光谱(40秒)5 v / v % d₆苯的邻近苯乙烯溶剂峰,乙烯苯乙烯峰值的位置相对于氢化乙基。

在苯乙烯(1.25克,12更易,0.4米)中加入苯(30毫升)three-neck圆底烧瓶,解决方案是氢脱气和置于大气压力之前添加三(三苯基膦)氯化铑(I) (0.222 g, 2摩尔%)对正压。然后,反应是加热到50°C。一旦在温度,解决方案是通过传播NMReady 2.2毫升/分钟的时间2.5小时,和一个¹H核磁共振谱(59.96 MHz, 8扫描,32秒)得到的间隔5分钟。图5显示了堆阴谋。

图5。(一)堆放¹在苯H NMR情节苯乙烯反应的监测;(b)放大的区域5.0 ppm的消费的乙基苯乙烯和相应的出现0.5 - 3.0 ppm;(c)放大的苯乙烯乙烯地区显示基线变形强烈的苯共振。

虽然有一些扭曲接近强大的苯峰值限制的准确性在前场的积分(图5 c),所需的信息很容易提取移动时进一步开展了现场。

结论

本文介绍流细胞是如何有效地用于监控加氢反应的程度通过维护一个密封的循环,没有添加任何氘溶剂。自我优化的精细化工合成使用客户感兴趣¹⁹F NMR,⁴简洁的解决方案感兴趣,⁶或寻找更多的信息可以联系Nanalysis集团。

引用和进一步阅读

1. Zalesskiy s s;Danieli大肠;Blumich b;Ananikov,副总裁”核磁共振系统的小型化:桌面光谱仪,Microcoil光谱,和“芯片上的核磁共振化学,生物化学,和行业“化学。启2014,114,5641 - 5694
2. 迈耶,k;克恩,美国;Zientek:;Guthausen g;Maiwald, m .过程控制与紧凑的NMR肛门化学趋势,2016年,83年的一则
3. https://static1.squarespace.com/static/5707ede0d210b8708e037a1e/t/57f7be1f579fb360232008d9/1475853863698/14 + 11 + 7 +生物柴油+ web.pdf(查看2017年3月28日)
4. t·h·雷姆曾为此写过;霍夫曼,c;莱因哈德·d·;伤害、H-J;Lob, p;Besold m;Welzel k;Barten, j .;Didenko, a;Sevenard d诉; Lix, B.; Hillson, A. R.; Riegel, S. D. “Continuous-flow synthesis of fluorine-containing fine chemicals with integrated benchtop NMR analysis” React. Chem. Eng. 2017, ASAP
5. 程序改编自:Hinchcliffe, a;休斯,c;梨,d . a;皮特,m . r .“QuadraPure Cartirdges去除微量金属的反应混合物的流”组织。的过程。Dev >, 2007年,477 - 481
6. www.nanalysis.com/nmready-blog/2017/3/28/process-nmr-future-key-elements-in-the-world-of-process-analytical-technology-pat(查看2017年3月28日)

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