Name: utilization of stop-flow micro-tubing reactors for the development of organic transformations
Uploaded: 2018-01-04T14:00:00.000+00:00
Duration: 13 min 9 s
Description: Watch this Scientific Journal Video about Utilization of Stop-flow Micro-tubing Reactors for the Development of Organic Transformations at JoVE.com

אנחנו אסירי תודה על התמיכה הכלכלית שסופקו על-ידי באוניברסיטה הלאומית של סינגפור (R-143-000-645-112, R-143-000-665-114) ו- GSK-מפיצים של EDB (R-143-000-687-592).

עיין גליונות נתונים כל בטיחות חומרים רלוונטיים (MSDS) לפני טיפול בכימיקלים רעילים ומסרטנים אפשרי. לנהל את הערכות סיכונים המתאימה לפני שמתחילים את כל התגובות, לרבות השימוש הנדסה פקדים, כגון ציטוטוקסיקה, בלוני גז, כמו גם לובש מספקת ציוד מגן אישי. הכשרה מתאימה צריכה להתבצע לפני השימוש גז דליק מאוד כדי למנוע תאונות שנגרמו על ידי האשמת בלוני גז.
1. גז-מעורב תגובה2
<ol>
	<li>הכנה של מיכל אצטילן ווסת גז קבוע של מיכל אצטילן כדי 20 psi (137895 הרשות הפלסטינית), מעל הרצוי שהלחץ של 5 psi (34474 הרשות הפלסטינית) בשימוש במערכת. 
	הערה: עיין איור 1 -פרטים נוספים של הרגולטורים גז להגדיר. 
	הערה: שהלחץ הרגולטור (BPR) הינו ממוקם בקצה של הצנרת, עיין איור 2 ו- 3 פרטים נוספים על קביעת SFMT.</li>
	<li>הכנת 4-iodoanisole פתרון
	<ol>
		<li>להוסיף פס מגנטי מערבבים 10 מ מ לתוך בקבוקון סיבוב המדרגה 10 מ"ל.</li>
		<li>למדוד 58.5 מ ג 4-iodoanisole עם איזון במשקל ולהעביר הבקבוק העגול-התחתון. 
		התראה: הלידים Aryl המגרים, יכול להיות מזיק. התייעץ עם MSDSs הרלוונטי לפני שתמשיך.</li>
		<li>להוסיף 8.5 מ ג Pd (PPh3)2Cl2, 1.0 מ"ג copper(I) יודיד 21.0 מ ג 1, 3, 5-trimethoxybenzene (פנימי סטנדרטי) ו- 80 µL N, N-Diisopropylethylamine (DIPEA) לתוך הבקבוק העגול-התחתון זהה. להוסיף כ- 2.5 מ של דימתיל סולפוקסיד (דימתיל סולפוקסיד) הבקבוק העגול-התחתון. 
		התראה: Pd (PPh3)2Cl2, יודיד copper(I), DIPEA המגרים, יכולים להיות מזיקים. התייעץ עם MSDSs הרלוונטי לפני שתמשיך. 
		התראה: 1, 3, 5-trimethoxybenzene אינם דליקים ולא יציבה. להרחיק מקורות ההצתה. 
		התראה: דימתיל סולפוקסיד הוא חומר כימי רעיל. התייעץ עם MSDSs הרלוונטי לפני שתמשיך.</li>
		<li>לאטום את הבקבוקון התחתון עגול עם מחיצת גומי והיה התערובת מערבבים על צלחת חום-בטמפרטורת החדר ובלחץ עד כל המוצק יש מומס. 
		הערה: Sonication נוסף יכול להיעשות כדי להבטיח פתרון הומוגני.</li>
		<li>דגה את תערובת התגובה עם בלון מלא ארגון למשך כ 15 דקות תוך שמירה על קבוע זע בצלחת חום. להסיר שתי מחטים לאחר 15 דקות כדי להבטיח סביבה אינרטי בתוך הבקבוק העגול-התחתון. 
		הערה: עיין באיור 4 עבור פרטים על דגה בהליך.</li>
	</ol>
	</li>
	<li>ערבוב של שכבת נוזל וגז ב כור SFMT
	<ol>
		<li>לחלץ את כל תערובת התגובה מ הבקבוק העגול התחתון בעזרת מזרק נירוסטה 8 מ ל קשור מחט ארוכה באמצעות מחט מחבר דרך מחצה גומי. הסר את המחט ולצרף את המזרק פלדת אל-חלד משאבת מזרק. להתחבר את המזרק טוהר גבוהה Perfluoroalkoxy alkanes (HPFA) אבובים (יתר 1 "/ 16", זיהוי 0.03 ", 300 ס"מ, נפח = 1.37 mL) באמצעות מחבר T. 
		הערה: השתמש מחבר המחט להתחבר בשני פלדת אל-חלד ואת זמן מחט, עיין איור 5 לפרטים נוספים על שימוש במחבר המחט. 
		הערה: כל בועות האוויר צריך להיות הסרה של המזרק נירוסטה לפני שתצרף המשאבה מזרק. 
		הערה: ודא כי כל הצנרת הן להדק לפני שתחבר את תערובת התגובה שיבנו כדי להפחית את החשיפה של אוויר, עיין איור 2 ו- 3 על החיבורים של הצנרת.</li>
		<li>הגדר קצב הזרימה של המשאבה מזרק µL 300/דקה לקבלת תערובת התגובה להישאב לתוך הצנרת HPFA. להתאים את קצב הזרימה של אצטילן עם שסתום מחט עד כ יחס 1:1 נוזל: גז לאורך פקקים. יחס equilibrated נשמר עד לאורך צינור HPFA מתמלא ריאגנטים סלאג גז/נוזל. 
		התראה: אצטילן הוא דליק. להרחיק מקורות ההצתה. 
		הערה: BPR ימוקם אצטון הבקבוקון לפני מנקה את הצנרור עם גז אצטילן. 
		הערה: נקה את הצנרור עם גז אצטילן קודם עד בועה נצפית בבקבוקון אצטון עבור BPR להבטיח כי הלחץ נבנית בתוך הכור SFMT לפני שאיבה תערובת התגובה לתוך הכור SFMT. עיין באיור 6 להמחשה טובה יותר של היחס בין נוזל: גז.</li>
		<li>סגור את השסתום בסוף כל הנוזל היה היה מוזרק הצנרת HPFA או כאשר נוזל להתחיל לדלוף מן BPR. שואפים אצטילן יותר עד שהנוזל מפסיק לנוע בתוך הצנרת כדי לשמור על הלחץ בתוך הצנרת. סגור את השסתום בנקודת ההתחלה, סגור את השסתום המחט פעם אחת להשלים. להעביר את כל התרמית לאמבטיה שמן, תקופת דגירה של 2 שעות. 
		הערה: המסתמים נשמרים מעל האמבטיה שמן למניעת זיהום מהשמן סיליקון. 
		הערה: מראש חום לאמבטיה שמן עד לטמפרטורה הרצויה לפני העברת הכור SFMT זה.</li>
		<li>לאחר שעה אחת, לשאוב את תערובת התגובה לתוך בקבוקון 10 מ"ל באמצעות מזרק נירוסטה 8 מ. ממלאים מזרק נירוסטה 8 מ של דיאתיל אתר (כ- 4.0 מ"ל) לשטוף שאריות של הצנרת. 
		התראה: דיאתיל אתר הוא דליק. להתרחק כל מקורות ההצתה. 
		הערה: הקסאן יכול לשמש כדי לשטוף את השמן הסיליקון לפני שתמשיך כדי למנוע זיהום עבור והשלבים.</li>
		<li>NH רוויה4תמיסה מימית קלרנית (4.0 מ"ל) נוספה השכבה אורגניים משולבים, ואחריו מיצוי נוזל-נוזל עם 1.5 mL דיאתיל אתר, בעזרת משפך מפריד. 
		התראה: מלון NH4Cl עשויים להיות מזיקים. התייעץ עם MSDSs הרלוונטי לפני שתמשיך.</li>
		<li>לערוך ניתוח גז כרומטוגרפיה המוני ספקטרום (GC-MS) עם השכבה אורגני כדי לקבוע את התשואה. 
		הערה: 1, 3, 5-trimethoxybenzene נוספה בשלב 1.2.3 כמו תקן פנימי. 
		הערה: מעגל פנימי כיול סטנדרטי היה מגרש עם מסה שונה של המוצר להפיק עיקול רגרסיה ליניארית. התשואה של המוצר הוא אינטרפולציה של העקומה רגרסיה ליניארית. עיין 2 הפניה למעורר לקבלת פרטים נוספים על עקומת כיול.</li>
	</ol>
	</li>
</ol>
2.תגובת צילום משולבת5
<ol>
	<li>להוסיף 30.8 מ ג benzylidenemalonitrile, 4.1 מ ג 9-mesityl-10-methylacridinium פרכלורט, tetramethylethylene 67.3 מ ג ו- 2.0 mL dichloroethane לתוך בקבוקון septa סיליקון 10 מ"ל. 
	התראה: Benzylidenemalonitrile, פרכלורט 9-mesityl-10-methylacridinium, tetramethylethylene, dichloroethane מאוד דליקים להתרחק כל מקורות ההצתה.</li>
	<li>דגה עבור רבע שעה עם בלון מלא ארגון. להסיר שתי מחטים לאחר 15 דקות כדי להבטיח סביבה אינרטי בתוך המבחנה. 
	הערה: עיין באיור 4 עבור פרטים על דגה בהליך.</li>
	<li>לטהר את הצנרור HPFA (יתר 1 "/ 16", זיהוי 0.03 ", 340 ס מ, נפח = 1.5 mL) בגז ארגון במשך כ- 5 דקות על-ידי חיבור ישיר של הכור SFMT בלון גז ארגון עם הגוף האיחוד להציץ. סגור את שני השסתומים על אומללותו של גז ארגון בתוך הצנרת HPFA לאחר שהגיע הזמן אנלוגיים של 5 דקות. 
	הערה: עיין איור 5 לפרטים נוספים על השימוש של הגוף האיחוד להציץ.</li>
	<li>עם מזרק 3 מ ל חד פעמי זה מצורף עם מחט ארוכה, לחלץ את תערובת התגובה מ 10 מ"ל בקבוקון septa סיליקון. הסר את המחט וחבר של מזרק חד פעמיות הצנרת HPFA באמצעות מזרק מחבר. פתח שני השסתומים לשאוב התגובה ומערבבים ידנית. סגור את שני השסתומים שוב ברגע הצנרת HPFA התמלא תערובת התגובה. 
	הערה: עיין איור 5 לפרטים נוספים על השימוש את המזרק מחבר. 
	הערה: מערבבים את תערובת התגובה היטב עם המזרק כדי להבטיח פתרון הומוגני לפני שאיבה לתוך הצנרת HPFA. 
	הערה: ייתכן שיש עודף הממס תעלה את עוצמת הקול אבובים. המקום הסוף אבובים על בזבוז יכול לאסוף את כל תערובת התגובה גלש.</li>
	<li>מקם את הכור SFMT באמצע הנורית הכחולה (λמקסימום = 425 nm, 2 מטר, 20 W) פס כדי להבטיח חשיפה שווה של הצנרת HPFA. HPFA נחשף על הקרנה במשך כ- 5-48 שעות. 
	הערה: אורך הפס LED כחול מוגדר על 2 מטר כדי לספק מספיק אנרגיה עבור התגובה להמשיך.</li>
	<li>לשאוב תערובת התגובה עם מזרק חד פעמיות 3 מ"ל לתוך בקבוקון למטה עגול ונקי עם חתיכה מזרק מחבר . לשטוף שאריות עם עודף דיאתיל אתר באמצעות מזרק חד פעמיות 3 מ"ל לתוך הבקבוק העגול-התחתון זהה. 
	הערה: עיין איור 5 לפרטים נוספים על השימוש את המזרק מחבר.</li>
	<li>מדד 0.06 mmol של 1, 3, 5-trimethoxybenzene (פנימי סטנדרטי) ולהוסיף תערובת אורגנית משולב. להסיר את עודף הממס תחת לחץ מופחת עם מכונה rotavap.</li>
	<li>למדוד 0.6 מ"ל של כלורופורם deuterated עם מזרק חד פעמיות 1 מ"ל המצורפת עם מחט ארוכה ולהוסיף המוצר גולמי מרוכז. להעביר את התערובת deuterated לתוך צינור נקי NMR גס 1H NMR ניתוח. 
	הערה: האינטגרל (x) עבור תקן פנימי-6.10 ppm משמשת לחישוב שער ההמרה על ידי השוואת האינטגרל (y) של מוצר שנוצר ב 3.38 ppm. 
	<img alt="Equation 1" src="/files/ftp_upload/56897/56897eq1v2.jpg"></li>
</ol>
3. צילום בתיווך התגובה במעורבות-גז2
<ol>
	<li>הכנה של מיכל אצטילן הגדר את ווסת גז של הטנקים אצטילן בערך 20 psi (137895 הרשות הפלסטינית) אשר נמצא מעל הרצוי שהלחץ של 5 psi (34474 הרשות הפלסטינית) במערכת. 
	הערה: עיין איור 1 -פרטים נוספים של הרגולטורים גז להגדיר. 
	הערה: שהלחץ הרגולטור (BPR) הינו ממוקם בקצה של הצנרת, איור 2 ו 3 לקבלת פרטים נוספים על קביעת SFMT.</li>
	<li>הכנת bromopentafluorobenzene פתרון
	<ol>
		<li>תחת האווירה אינרטי, להוסיף 74.1 מ"ג bromopentafluorobenzene, 2.8 מ ג Ir(ppy)-2(dtbbpy)-PF-6 ו- 46.8 מ ג 2,2,6,6-Tetramethylpiperidin-1-yl) oxyl (טמפו) לתוך septa הסיליקון 10 מ"ל. להוסיף מ 3.0 ל acetonitrile לתוך המבחנה זכוכית 10 מ ל אותו כדי להמיס את כל ריאגנטים. 
		התראה: Bromopentafluorobenzene acetonitrile הם מאוד דליק ולא יציבה. להתרחק כל מקורות ההצתה. 
		התראה: Ir(ppy)-2(dtbbpy)-PF-6 וטמפו עשויים להיות מזיקים. התייעץ עם MSDSs הרלוונטי לפני שתמשיך.</li>
		<li>דגה את תערובת התגובה עם בלון מלא ארגון בקפידה במשך 10 דקות באמבט קרח. להסיר שתי מחטים septa כדי להבטיח אווירה אינרטי המבחנה. 
		הערה: עיין באיור 4 עבור פרטים על דגה בהליך.</li>
		<li>הוסף µL 56.0 של DIPEA לתוך התערובת בעזרת מזרק 1 מ"ל, דגה לעוד 5 דקות באמבט קרח דומה לשלב 3.2.2.</li>
	</ol>
	</li>
	<li>ערבוב של שכבת נוזל וגז ב כור SFMT
	<ol>
		<li>עם מזרק נירוסטה 8 מ ל מצורף עם מחט ארוכה באמצעות מחט מחבר, לחלץ את תערובת התגובה מ המבחנה septa סיליקון. הסר את המחט ולצרף את המזרק משאבת מזרק. להתחבר לשקע T-מחבר. 
		הערה: השתמש מחבר המחט להתחבר בשני פלדת אל-חלד ואת זמן מחט, עיין איור 5 לפרטים נוספים על שימוש במחבר המחט. 
		הערה: כל גז צריך להיות הסרה של המזרק נירוסטה לפני שתצרף המשאבה מזרק. 
		הערה: ודא כי כל הצנרת הן להדק לפני שתחבר את תערובת התגובה שיבנו כדי להפחית את החשיפה של גז, עיין איור 2 ו- 3 על החיבורים של הצנרת.</li>
		<li>מוגדר קצב הזרימה של מנגנון זרימת µL 100/min , לשאוב את תערובת התגובה אל הצנרת HPFA (יתר 1 "/ 16", זיהוי 0.03 ", 300 ס"מ, נפח = 1.37 מ"ל). להתאים את קצב הזרימה של אצטילן עם שסתום מחט עד 2:1 גז/נוזל יחס הוא ציין את התקע.</li></ol></li></ol>השתלים יחס היה לקבוע באמצעות הערכה של הצנרת ברורה. 
		הערה: BPR ימוקם אצטון הבקבוקון לפני מנקה את הצנרור עם גז אצטילן. 
		הערה: נקה את הצנרור עם גז אצטילן קודם עד בועה נצפית בבקבוקון אצטון עבור BPR להבטיח כי הלחץ נבנית בתוך הכור SFMT לפני שאיבה תערובת התגובה לתוך הכור SFMT. 
		הערה: עיין באיור 6 להמחשה טובה יותר של היחס בין נוזל: גז אך שימו לב כי נפח הגז צריך להיות כפול נפח הנוזל התקע לפי הערכה חזותית.
		<li>סגור השסתום בסוף כאשר כל הנוזל היה הוזרק לתוך הכור SFMT (סה כ נפח מ"ל 0.65, 0.065 mmol) או כאשר נוזלי התחיל לדלוף מן BPR. שואפים אצטילן יותר עד תחנת נוזלי עוברת הצנרת. סגור את השסתום בנקודת ההתחלה, סגור את השסתום המחט פעם עשה. העברת כל התרמית כדי באמבט מים שחומם מראש עד 60 ° צלזיוס, מותר להגיב במשך 3 שעות תחת אור LED כחול (λמקסימום = 425 nm, 3 מ', 30 W). 
		הערה: המסתמים נשארו מעל המים הרותחים כדי למנוע כל זיהום. 
		הערה: אורך הפס LED כחול מוגדר כ 3 מטר כדי לספק מספיק אנרגיה עבור התגובה להמשיך.</li>
		<li>לשאוב את תערובת התגובה של הצנרת HPFA עם מזרק נירוסטה 8 מ לתוך בקבוקון סיבוב המדרגה. לשטוף את שאריות מן הכור אבובים עם עודף דיאתיל אתר לתוך הבקבוק העגול-התחתון זהה. לרכז את התערובת תחת לחץ מופחת עם מכונה rotavap. 
		הערה: בזהירות להפחית את הלחץ בתור חומר המוצא, המוצרים הם נדיפים מאוד.</li>
		<li>להוסיף 0.6 מ"ל של כלורופורם deuterated באמצעות מזרק חד פעמיות 1 מ"ל לתוך הבקבוק העגול-התחתון כדי להמיס את התערובת גולמי מרוכז. להעביר את התערובת deuterated אבובים NMR עבור 19F NMR ניתוח. 
		הערה: מנסרה F NMR 19של חומר המוצא (bromopentafluorobenzene), 2 מוצרים (2, 3, 4, 5, 6-Pentafluorostyrene ו- pentafluorobenzene) היו מנותח למצוא לשיא משמעותי עבור כל חומר כימי. ספקטרום F NMR גולמי 19משמש כדי להשוות בין ה אינטגרל של פסגות משמעותית 3 אלה כדי לקבוע את היחס שבין המוצר נוצר. עיין 2 הפניה למעורר לקבלת פרטים נוספים על החישובים של המרת מוצר, המוצר יחס.</li>

<ol>
	<li>Mallia, C. J., Baxendale, I. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+Use+of+Gases+in+Flow+Synthesis.">The Use of Gases in Flow Synthesis.</a> Organic Process Research &amp; Development. 20 (2), 327-360 (2016).</li><li>Xue, F., Deng, H., Xue, C., Mohamed, D. K. B., Tang, K. Y., Wu, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Reaction+discovery+using+acetylene+gas+as+the+chemical+feedstock+accelerated+by+the+&amp;#34;stop-flow&amp;#34;+micro-tubing+reactor+system.">Reaction discovery using acetylene gas as the chemical feedstock accelerated by the &amp;#34;stop-flow&amp;#34; micro-tubing reactor system.</a> Chemical Science. 8 (5), 3623-3627 (2017).</li><li>McTeague, T. A., Jamison, T. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Photoredox+Activation+of+SF6+for+Fluorination.">Photoredox Activation of SF6 for Fluorination.</a> Angewandte Chemie International Edition. 55 (48), 15072-15075 (2016).</li><li>Mohamed, D. K. B., Yu, X., Li, J., Wu, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Reaction+screening+in+continuous+flow+reactors.">Reaction screening in continuous flow reactors.</a> Tetrahedron Letters. 57 (36), 3965-3977 (2016).</li><li>Zhou, R., Liu, H., Tao, H., Yu, X., Wu, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Metal-free+direct+alkylation+of+unfunctionalized+allylic/benzylic+sp3+C-H+bonds+via+photoredox+induced+radical+cation+deprotonation.">Metal-free direct alkylation of unfunctionalized allylic/benzylic sp3 C-H bonds via photoredox induced radical cation deprotonation.</a> Chemical Science. 8 (6), 4654-4659 (2017).</li><li>Prier, C. K., Rankic, D. A., MacMillan, D. W. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Visible+Light+Photoredox+Catalysis+with+Transition+Metal+Complexes:+Applications+in+Organic+Synthesis.">Visible Light Photoredox Catalysis with Transition Metal Complexes: Applications in Organic Synthesis.</a> Chemical Reviews. 113 (7), 5322-5363 (2013).</li><li>Cambi&#233;, D., Bottecchia, C., Straathof, N. J. W., Hessel, V., No&#235;l, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Applications+of+Continuous-Flow+Photochemistry+in+Organic+Synthesis,+Material+Science,+and+Water+Treatment.">Applications of Continuous-Flow Photochemistry in Organic Synthesis, Material Science, and Water Treatment.</a> Chemical Reviews. 116 (17), 10276-10341 (2016).</li><li>Straathof, N. J. 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. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Reagent-Loaded+Cartridges+for+Valveless+and+Automated+Fluid+Delivery+in+Microfluidic+Devices.">Reagent-Loaded Cartridges for Valveless and Automated Fluid Delivery in Microfluidic Devices.</a> Analytical Chemistry. 77 (1), 64-71 (2005).</li><li>Terao, K., Nishiyama, Y., Tanimoto, H., Morimoto, T., Oelgem&#246;ller, M., Morimoto, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Diastereoselective+[2+2]+Photocycloaddition+of+a+Chiral+Cyclohexenone+with+Ethylene+in+a+Continuous+Flow+Microcapillary+Reactor.">Diastereoselective [2+2] Photocycloaddition of a Chiral Cyclohexenone with Ethylene in a Continuous Flow Microcapillary Reactor.</a> Journal of Flow Chemistry. 2 (3), 73-76 (2012).</li><li>Qian, D., Lawal, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Numerical+study+on+gas+and+liquid+slugs+for+Taylor+flow+in+a+T-junction+microchannel.">Numerical study on gas and liquid slugs for Taylor flow in a T-junction microchannel.</a> Chemical Engineering Science. 61 (23), 7609-7625 (2006).</li><li>Hamilton, D. 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>

המחברים אין לחשוף.

הכור SFMT פיתח הוא שינוי של מערכת זרימה רציפה על-ידי הוספת שסתומי סגירה מיקרו-צינורות2. במערכת זו, קצב הזרימה של אמצעי אחסון הרצוי של ריאגנטים יכול מופסקות כרצונו, הדמיית כור אצווה אבל מיקרו-צינורות2,10,11. שסתומי...

כימיה הזרימה היא טוב לראיון לכיוון התנועה של תהליכים ירוקה ובת קיימא1,2. בניגוד כורים אצווה, זרימה רציפה כורים בעלי יתרונות משמעותיים, כגון ניהול תרמי משופר, בקרה משופרת ערבוב תקנה הלחץ הפנימי. יתרונות אלה לצמצם משמעותית את היווצרות תוצרי לוואי במערכת זרימה רציפה. יתר על כן, זרימה רציפה משפר את התגובות גז נוזלי biphasic בתוך הצנרת-המיקרו בשל פני השטח פנים מעולה של ריאגנטים במצבים שונים. זרימה רציפה כורים גם לספק פלטפורמה טובה פוטוסינתזה עקב תאורה אור משופרת ואחידה לאורך מיקרו-צינורות3.
למרות ההצלחה בטכנולוגיית זרימה רציפה, קיימות עדיין מגבלות תגובה סינון עבור פרמטרים המערבות זרזים, ממיסים, ריאגנטים,2. השינויים שנעשו על-ידי מערכת הזרימה ישפיע בצורה דרסטית את האיזון זרימה. יתר על כן, מערכת זרימה רציפה קלאסי. בדרך כלל הוא מוגבל אחד התגובה הקרנת במועד, שהופך אותו זמן רב להקרנה התגובה מקבילים יעילים. זמן התגובה של סינתזה זרימה רציפה גם מוגבל על ידי גודלו מיקרו-אבובים הכור. יתר על כן, זרימה רציפה ההקרנה הוא נוטה זיהום צולב בטמפרטורה גבוהה, למרות הספק בינוני הוא מועסק בין תגובות שונות4.
לכן, כדי לטפל הקושי של הקרנת פרמטרים דיסקרטית במערכות זרימה רציפה, פיתחנו מערכת הכור (SFMT) של מיקרו-אבובים להפסיק זרימה להקרנה התגובה המערבת ריאגנטים גז ו/או בתיווך צילום תגובות2. SFMT כורים מהווים אלמנטים של אצווה כורים והן כורים זרימה רציפה. המבוא של שסתומי סגירה entraps של ריאגנטים בתוך המיקרו-אבובים, תפיסה דומה לזו כור אצווה, ופועל כאשר המערכת בלחץ, SFMT כמו כור בלחץ גבוה מיניאטורי. SFMT ניתן אז מתחת לפני המים לתוך אמבט מים או שמן, היכרות עם חום לכור הראשי. באפשרותך גם שהבהיקו אורות גלויים לאורך המיקרו-צינור במהלך תקופת התגובה כדי להקל על תגובות בתיווך צילום.
ב- SFMT, גזים דליקים או רעילים, כגון אתילן אצטילן, פחמן חד חמצני, יכול להיות מנוצל כדי ליצור כימיקלים יקר בצורה בטוחה יותר בהשוואה לאצווה כורים1,2,4. . זה נכס לשימוש כזה גזים תגובתי כפי הם זולים כימי ביניים לדלק, ניתן להסיר בקלות לאחר השלמת תגובות, מתן הליך נקי יותר2. להיפך, רוב פיתוח התגובה ביצעו ב אצווה כורים נוטה לשלול את השימוש גזים תגובתי עקב אי הנוחות שלה ואת סכנת פיצוץ בלחץ גבוה וטמפרטורה. אם גזי ריאגנטים הם מועסקים, הם בדרך כלל יוכנסו כורים אצווה באמצעות מבעבעים או בלונים. זה נתן בדרך כלל נמוך הפארמצבטית או תגובתיות בשל היעילות ערבול נמוכה על הממשק. למרות כלי בלחץ גבוה מוחלים בדרך כלל כדי לשפר את תגובתיות, המסיסות של גזים, הם מייגעת עם סיכון של פיצוץ, במיוחד עם גזים דליקים. בנוסף, משטח אטום אלו נפוץ כורים בלחץ גבוה עשה את זה מתאים בתיווך צילום תגובות. לפיכך, תגובות הכוללות ריאגנטים גזי ותגובות בתיווך צילום הם בדרך כלל בצד שמאל שאינו גלוי. בהקשר זה, SFMT כורים לספק לפלטפורמה אידיאלית כי ריאגנטים גז יכול להיות מנוצל תוך המיקרו-אבובים בסיוע מווסת לחץ אחורי (BPR) להסדיר את הלחץ הפנימי באופן נוח ובטוח2. מלבד תגובות המערבות ריאגנטים גזי, סינתזה שקודמו האור מציג גם הבטחות נהדר עבור סינתזה אורגנית5,6. עם זאת, אחד הנפילה הגדולה ביותר של תגובות בתיווך האור הוא המדרגיות של כורים אצווה קונבנציונאלי בגלל ההשפעה הנחתה של פוטון תחבורה בתוך כלי גדול7. אם נעשה שימוש ובעוצמת מקורות אור, הקרנה יתר עלולה לגרום במבנה נילווה. יתר על כן, ריאגנטים גזי לעתים רחוקות הוחלו בתגובות צילום-כימית בעיקר בזכות מערכת מכשירים מורכבים כאשר באמצעות גז-שלב שני המגיבים-בלחץ גבוה2. דרך המבוא של ערוץ צר, כמו SFMT, סביבה גז בלחץ גבוה ניתן להשיג בקלות תחת אור הקרנה.
לפיכך, מפורטת וידאו שואפת לעזור עוד מדענים להבין את היתרונות של ההליך של שימוש SFMT עבור תנאי הקרנה של המרות במעורבות-גז ותגובות בתיווך אור.

<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&quot; OD x .030&quot; ID x 50ft</td><td>IDEX Health&amp;amp;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&quot; Fittings</td><td>IDEX Health&amp;amp;Science</td><td>P-782</td><td></td></tr><tr><td>BPR Assembly 20 psi</td><td>IDEX Health&amp;amp;Science</td><td>P-791</td><td></td></tr><tr><td>Luer Adapter Female Luer - Female Union</td><td>IDEX Health&amp;amp;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&amp;amp;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&quot; OD&quot;</td><td>IDEX Health&amp;amp;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&quot; OD</td><td>IDEX Health&amp;amp;Science</td><td>P-250X</td><td></td></tr><tr><td>PEEK Low Pressure Tee Assembly 1/16&quot; PEEK .020 thru hole</td><td>IDEX Health&amp;amp;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&quot; &amp;amp; 1/32&quot; OD</td><td>IDEX Health&amp;amp;Science</td><td>P-255X</td><td></td></tr><tr><td>Micro Metering Valve Assembly, 1/4-28 Flat-Bottom, for 1/16&quot; OD</td><td>IDEX Health&amp;amp;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&amp;amp;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&amp;frac12;&amp;rdquo;&lt;br/&gt; (0.70 X 38 mm)</td></tr><tr><td>Sterican needle</td><td>B | Braun Sharing Enterprise</td><td></td><td>21G X 4&amp;frac34;&amp;rdquo;&lt;br/&gt; (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&lt;br/&gt; Bis(triphenylphosphine)&lt;br/&gt; palladium(II) dichloride&lt;br/&gt; &amp;ge;99% trace metals basis</td><td>Sigma Aldrich</td><td>412740-5G</td><td></td></tr><tr><td>Copper(I) iodide&lt;br/&gt; purum, &amp;ge;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&lt;br/&gt; &amp;ge;99%</td><td>Sigma Aldrich</td><td>220159-25ML</td><td></td></tr><tr><td>Bromopentafluorobenzene&lt;br/&gt; 99%</td><td>Sigma Aldrich</td><td>B75158-10G</td><td></td></tr><tr><td>TEMPO Green Alternative&lt;br/&gt; 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. &lt;sup class=&quot;xref&quot;&gt;8&lt;/sup&gt; for synthesis</td></tr><tr><td>Ir(ppy)&lt;sub&gt;2&lt;/sub&gt;(dtbbpy)PF&lt;sub&gt;6&lt;/sub&gt;</td><td></td><td></td><td>Refer to Ref. &lt;sup class=&quot;xref&quot;&gt;9&lt;/sup&gt; for synthesis</td></tr></tbody></table>

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

תגובה חדשה הקרנת טכנולוגיה עבור סינתזה אורגנית הודגם לאחרונה על-ידי שילוב אלמנטים של מיקרו-זרימה רציפה והן אצווה קונבנציונאלי כורים, טבע לעצור זרימת מיקרו-אבובים (SFMT) כורים. ב- SFMT, תגובות כימיות הדורשים בלחץ גבוה יכולים להיות מוקרן במקביל דרך דרך בטוחה ונוחה. זיהום צולב, אשר היא בעיה נפוצה בתגובה. הקרנת עבור זרימה רציפה כורים, הוא נמנע בדרך SFMT. יתר על כן, ניתן לשלב זמינים מסחרית אור חדיר המיקרו-הצנרת לתוך SFMT, הגשה בחירה מצוינת עבור תגובות בתיווך אור בשל יעיל יותר חשיפה קלה אחיד, לעומת אצווה כורים. באופן כללי, מערכת הכור SFMT היא דומה זרימה רציפה כורים והסופריור יותר מאשר אצווה כורים לתגובות לשלב ריאגנטים גז ו/או לדרוש אור-תאורה, אשר מאפשרת תגובה פשוטה אך יעילה במיוחד מערכת הסינון. יתר על כן, כל תגובה בהצלחה מפותחת מערכת הכור SFMT יכול לתרגם בנוחות את סינתזה של זרימה רציפה לייצור בקנה מידה גדול.

במחקר זה, נעשה שימוש SFMT כדי לבצע את השינויים כוללים גזי ריאגנטים (טבלה 1), תגובות בתיווך אור (טבלה 2) תגובות המערבת ריאגנטים גז וגם צילום-זרז (טבלה 3).
איור 1 מציג את מלכודת טיפוסי ווסת גז להיות מחובר בלון גז כדי לווסת את הלחץ של הגז נשאב לתוך המערכת SFMT.
<p class="jove_con...

Watch this Scientific Journal Video about Utilization of Stop-flow Micro-tubing Reactors for the Development of Organic Transformations at JoVE.com

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

פרוטוקול להקרנה התגובה אורגני באמצעות לעצור זרימת מיקרו-אבובים (SFMT) כורים העסקת המגיבים גז ו/או האור מתווכת תגובות מוצג.

ניצול של עצור זרימת מיקרו-אבובים כורים לפיתוח של המרות אורגני

A new reaction screening technology for organic synthesis was recently demonstrated by combining elements from both continuous micro-flow and conventional ...

utilization-stop-flow-micro-tubing-reactors-for-development-organic

Universidad San Sebastian

Research

JoVE Journal

Chemistry

39.0K Views.  National University of Singapore. פרוטוקול להקרנה התגובה אורגני באמצעות לעצור זרימת מיקרו-אבובים (SFMT) כורים העסקת המגיבים גז ו/או האור מתווכת תגובות מוצג.

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

The Use of Drip Flow and Rotating Disk Reactors for Staphylococcus aureus Biofilm Analysis

Most microbes in nature are thought to exist as surface-associated communities in biofilms.1 Bacterial biofilms are encased within a matrix and attached to a surface.2 Biofilm formation and development are commonly studied in the laboratory using batch systems such as microtiter plates or flow systems, such as flow-cells. These methodologies are useful for screening mutant and chemical libraries (microtiter plates)3 or growing biofilms for visualization (flow cells)4. Here we present detailed protocols for growing Staphylococcus aureus in two additional types of flow system biofilms: the drip flow biofilm reactor and the rotating disk biofilm reactor.
Drip flow biofilm reactors are designed for the study of biofilms grown under low shear conditions.5 The drip flow reactor consists of four parallel test channels, each capable of holding one standard glass microscope slide sized coupon, or a length of catheter or stint. The drip flow reactor is ideal for microsensor monitoring, general biofilm studies, biofilm cryosectioning samples, high biomass production, medical material evaluations, and indwelling medical device testing.6,7,8,9
The rotating disk reactor consists of a teflon disk containing recesses for removable coupons.10 The removable coupons can by made from any machinable material. The bottom of the rotating disk contains a bar magnet to allow disk rotation to create liquid surface shear across surface-flush coupons. The entire disk containing 18 coupons is placed in a 1000 mL glass side-arm reactor vessel. A liquid growth media is circulated through the vessel while the disk is rotated by a magnetic stirrer. The coupons are removed from the reactor vessel and then scraped to collect the biofilm sample for further study or microscopy imaging. Rotating disc reactors are designed for laboratory evaluations of biocide efficacy, biofilm removal, and performance of anti-fouling materials.9,11,12,13

The Use of Drip Flow and Rotating Disk Reactors for Staphylococcus aureus Biofilm Analysis

Protocols for utilizing open system flow biofilms with drip flow reactors and rotating disk reactors are presented in detail.

השימוש זרימה טפטוף ו כורים דיסק סיבוב עבור Staphylococcus aureus Biofilm ניתוח

Most microbes in nature are thought to exist as surface-associated communities in biofilms.1  Bacterial biofilms are encased within a matrix and attached ...

Immunology and Infection

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

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 to ensure consistent product quality over time using this technique. We here show how to interface a commercially available flow unit with a Raman spectrometer. The Raman flow cell is placed after the back-pressure regulator, meaning that it can be operated at atmospheric pressure. In addition, the fact that the product stream passes through a length of tubing before entering the flow cell means that the material is at RT. It is important that the spectra are acquired under isothermal conditions since Raman signal intensity is temperature dependent. Having assembled the apparatus, we then show how to monitor a chemical reaction, the piperidine-catalyzed synthesis of 3-acetylcoumarin from salicylaldehyde and ethyl acetoacetate being used as an example. The reaction can be performed over a range of flow rates and temperatures, the in-situ monitoring tool being used to optimize conditions simply and easily.

Real-time monitoring allows for fast optimization of reactions performed using continuous-flow processing. Here the preparation of 3-acetylcoumarin is used as an example. The apparatus for performing in-situ Raman monitoring is described, as are the steps required to optimize the reaction.

ניטור בזמן אמת של תגובות בוצעו באמצעות רציפה זרימת עיבוד: הכנת 3-Acetylcoumarin כדוגמא

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 ...

Production and Measurement of Organic Particulate Matter in a Flow Tube Reactor

Organic particulate matter (PM) is increasingly recognized as important to the Earth's climate system as well as public health in urban regions, and the production of synthetic PM for laboratory studies have become a widespread necessity. Herein, experimental protocols demonstrate approaches to produce aerosolized organic PM by &#945;-pinene ozonolysis in a flow tube reactor. Methods are described for measuring the size distributions and morphology of the aerosol particles. The video demonstrates basic operations of the flow tube reactor and related instrumentation. The first part of the video shows the procedure for preparing gas-phase reactants, ozonolysis, and production of organic PM. The second part of the video shows the procedures for determining the properties of the produced particle population. The particle number-diameter distributions show different stages of particle growth, namely condensation, coagulation, or a combination of both, depending on reaction conditions. The particle morphology is characterized by an aerosol particle mass analyzer (APM) and a scanning electron microscope (SEM). The results confirm the existence of non-spherical particles that have grown from coagulation for specific reaction conditions. The experimental results also indicate that the flow tube reactor can be used to study the physical and chemical properties of organic PM for relatively high concentrations and short time frames.

This paper describes the operation procedure for the flow tube reactor and related data collection. It shows the protocols for setting the experiments, recording data and generating the number-diameter distribution as well as the particle mass information, which gives useful information about chemical and physical properties of the organic aerosols.

ייצור, מדידה של החומר חלקיקים אורגניים כור צינור זרימה

Organic particulate matter (PM) is increasingly recognized as important to the Earth's climate system as well as public health in urban regions, and the ...

Environment

Millifluidics for Chemical Synthesis and Time-resolved Mechanistic Studies

Procedures utilizing millifluidic devices for chemical synthesis and time-resolved mechanistic studies are described by taking three examples. In the first, synthesis of ultra-small copper nanoclusters is described. The second example provides their utility for investigating time resolved kinetics of chemical reactions by analyzing gold nanoparticle formation using in situ X-ray absorption spectroscopy. The final example demonstrates continuous flow catalysis of reactions inside millifluidic channel coated with nanostructured catalyst.

Millifluidic devices are utilized for controlled synthesis of nanomaterials, time-resolved analysis of reaction mechanisms and continuous flow catalysis.

Millifluidics לסינתזה כימית וזמן נפתר מכניסטית לימודים

Procedures utilizing millifluidic devices for chemical synthesis and time-resolved mechanistic studies are described by taking three examples. In the ...

Bioengineering

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.

זרימה רציפה כימיה: התגובה של Diphenyldiazomethane עם חומצה - Nitrobenzoic p

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

Fast Enzymatic Processing of Proteins for MS Detection with a Flow-through Microreactor

The vast majority of mass spectrometry (MS)-based protein analysis methods involve an enzymatic digestion step prior to detection, typically with trypsin. This step is necessary for the generation of small molecular weight peptides, generally with MW &#60; 3,000-4,000 Da, that fall within the effective scan range of mass spectrometry instrumentation. Conventional protocols involve O/N enzymatic digestion at 37 &#186;C. Recent advances have led to the development of a variety of strategies, typically involving the use of a microreactor with immobilized enzymes or of a range of complementary physical processes that reduce the time necessary for proteolytic digestion to a few minutes (e.g., microwave or high-pressure). In this work, we describe a simple and cost-effective approach that can be implemented in any laboratory for achieving fast enzymatic digestion of a protein. The protein (or protein mixture) is adsorbed on C18-bonded reversed-phase high performance liquid chromatography (HPLC) silica particles preloaded in a capillary column, and trypsin in aqueous buffer is infused over the particles for a short period of time. To enable on-line MS detection, the tryptic peptides are eluted with a solvent system with increased organic content directly in the MS ion source. This approach avoids the use of high-priced immobilized enzyme particles and does not necessitate any aid for completing the process. Protein digestion and complete sample analysis can be accomplished in less than ~3 min and ~30 min, respectively.

A quick protocol for proteolytic digestion with an in-house built flow-through tryptic microreactor coupled to an electrospray ionization (ESI) mass spectrometer is presented. The fabrication of the microreactor, the experimental setup and the data acquisition process are described.

עיבוד אנזימתי תענית חלבונים עבור איתור MS עם microreactor זרימה דרך

The vast majority of mass spectrometry (MS)-based protein analysis methods involve an enzymatic digestion step prior to detection, typically with trypsin. ...

A Scalable Balz-Schiemann Reaction Protocol in a Continuous Flow Reactor

The demand for aromatic fluorides is steadily increasing in the pharmaceutical and fine chemical industries. The Balz-Schiemann reaction is a straightforward strategy for preparing aryl fluorides from aryl amines, via the preparation and conversion of diazonium tetrafluoroborate intermediates. However, significant safety risks exist in handling the aryl diazonium salts when scaling up. In order to minimize the hazard, we present a continuous flow protocol that has been successfully performed at a kilogram scale that eliminates the isolation of aryl diazonium salts while facilitating efficient fluorination. The diazotization process was performed at 10 &#176;C with a residence time of 10 min, followed by a fluorination process at 60 &#176;C with a residence time of 5.4 s with about 70% yield. The reaction time has been dramatically reduced by introducing this multi-step continuous flow system.

A detailed scalable continuous flow protocol is presented to synthesize an aryl fluoride from an aryl amine through the Balz-Schiemann reaction.

פרוטוקול תגובת בלז-שיימן הניתן להרחבה בכור זרימה רציפה

The demand for aromatic fluorides is steadily increasing in the pharmaceutical and fine chemical industries. The Balz-Schiemann reaction is a ...

Generic Protocol for Optimization of Heterologous Protein Production Using Automated Microbioreactor Technology

A core business in industrial biotechnology using microbial production cell factories is the iterative process of strain engineering and optimization of bioprocess conditions. One important aspect is the improvement of cultivation medium to provide an optimal environment for microbial formation of the product of interest. It is well accepted that the media composition can dramatically influence overall bioprocess performance. Nutrition medium optimization is known to improve recombinant protein production with microbial systems and thus, this is a rewarding step in bioprocess development. However, very often standard media recipes are taken from literature, since tailor-made design of the cultivation medium is a tedious task that demands microbioreactor technology for sufficient cultivation throughput, fast product analytics, as well as support by lab robotics to enable reliability in liquid handling steps. Furthermore, advanced mathematical methods are required for rationally analyzing measurement data and efficiently designing parallel experiments such as to achieve optimal information content.
The generic nature of the presented protocol allows for easy adaption to different lab equipment, other expression hosts, and target proteins of interest, as well as further bioprocess parameters. Moreover, other optimization objectives like protein production rate, specific yield, or product quality can be chosen to fit the scope of other optimization studies. The applied Kriging Toolbox (KriKit) is a general tool for Design of Experiments (DOE) that contributes to improved holistic bioprocess optimization. It also supports multi-objective optimization which can be important in optimizing both upstream and downstream processes.

This manuscript describes a generic approach for tailor-made design of microbial cultivation media. This is enabled by an iterative workflow combining Kriging-based experimental design and microbioreactor technology for sufficient cultivation throughput, which is supported by lab robotics to increase reliability and speed in liquid handling media preparation.

פרוטוקול גנרי עבור אופטימיזציה של ייצור החלבון Heterologous באמצעות טכנולוגיית Microbioreactor אוטומטיות

A core business in industrial biotechnology using microbial production cell factories is the iterative process of strain engineering and optimization of ...

A Multilayer Microfluidic Platform for the Conduction of Prolonged Cell-Free Gene Expression

The limitations of cell-based synthetic biology are becoming increasingly apparent as researchers aim to develop larger and more complex synthetic genetic regulatory circuits. The analysis of synthetic genetic regulatory networks in vivo is time consuming and suffers from a lack of environmental control, with exogenous synthetic components interacting with host processes resulting in undesired behavior. To overcome these issues, cell-free characterization of novel circuitry is becoming more prevalent. In vitro transcription and translation (IVTT) mixtures allow the regulation of the experimental environment and can be optimized for each unique system. The protocols presented here detail the fabrication of a multilayer microfluidic device that can be utilized to sustain IVTT reactions for prolonged durations. In contrast to batch reactions, where resources are depleted over time and (by-) products accumulate, the use of microfluidic devices allows the replenishment of resources as well as the removal of reaction products. In this manner, the cellular environment is emulated by maintaining an out-of-equilibrium environment in which the dynamic behavior of gene circuits can be investigated over extended periods of time. To fully exploit the multilayer microfluidic device, hardware and software have been integrated to automate the IVTT reactions. By combining IVTT reactions with the microfluidic platform presented here, it becomes possible to comprehensively analyze complex network behaviors, furthering our understanding of the mechanisms that regulate cellular processes.

The fabrication process of a PDMS-based, multilayer, microfluidic device that allows in vitro transcription and translation (IVTT) reactions to be performed over prolonged periods is described. Furthermore, a comprehensive overview of the hardware and software required to automate and maintain these reactions for prolonged durations is provided.

פלטפורמת מיקרופלואידיג רב שכבתית לצורך הובלה של ביטוי גנים ממושך ללא תא

The limitations of cell-based synthetic biology are becoming increasingly apparent as researchers aim to develop larger and more complex synthetic genetic ...

Process Optimization using High Throughput Automated Micro-Bioreactors in Chinese Hamster Ovary Cell Cultivation

Optimization of bioprocesses to increase the yield of desired products is of importance in the biopharmaceutical industry. This can be achieved by strain selection and by developing bioprocess parameters. Shake flasks have been used for this purpose. They, however, lack the capability to control the process parameters such as pH and dissolved oxygen (DO). This limitation can be overcome with the help of an automated micro-bioreactor. These bioreactors mimic cultivation at a larger scale. One of the major advantages of this system is the integration of the Design of Experiment (DOE) in the software. This integration enables establishing a design where multiple process parameters can be varied simultaneously. The critical process parameters and optimum bioprocess conditions can be analyzed within the software. The focus of the work presented here is to introduce the user to the steps involved in process design in the software and incorporation of the DOE within the cultivation run.

Here, we present a detailed procedure to run a Design of Experiment in an automated micro-bioreactor followed by cell harvest and protein quantification using a Protein A column.

מיטוב תהליכים באמצעות תפוקה גבוהה מיקרו-Bioreactors שחקנים בסינית טיפוח תא שחלה אוגר

Optimization of bioprocesses to increase the yield of desired products is of importance in the biopharmaceutical industry. This can be achieved by strain ...