Устройство для параллельного синтеза - RU2180609C1

Чертежи

Описание

Изобретение относится к устройствам для проведения параллельного синтеза веществ в условиях наличия или отсутствия инертной среды при одновременном нагреве или охлаждении реакционных сосудов, размещенных в синтезаторе, и может быть использовано в биохимии, биотехнологии, генной инженерии и общей химии и т.д.

Известно устройство для программируемого нагрева и охлаждения биологических образцов в жидкой форме (RU 2081700 С1, В 01 L 7/00, опубл. Бюл. 17, 20.06.97). Однако данное устройство не обеспечивает проведения параллельного синтеза с летучими веществами, реакций в инертной среде, перемешивания веществ, находящихся в пробирках и неудобно в эксплуатации.

Наиболее близким к заявляемому устройству является карусельный реактор (Journal of Medicinal Chemistry, Volume 43, 22, опубликованный November 2, 2000 г. ), содержащий круговое основание с гнездами под реакционные сосуды, равномерно размещенными по периметру основания, которое снабжено глухим цилиндрическим отверстием для установки на стандартную терморегулируемую магнитную мешалку, полые цилиндрические плиты, установленные на стойках над основанием и скрепленные между собой, со сквозными гнездами под реакционные сосуды, одна из которых предназначена для подвода теплоносителя к верхней части реакционных сосудов и снабжена входным и выходным штуцерами, а другая - снабжена центральным входным/выходным штуцером для вакуума и инертного газа, соединенным полостью с радиальной системой распределения газа, состоящей из радиальных штуцеров для подвода/отвода газа через соединительные трубки и газонепроницаемые крышки в реакционные сосуды.

К недостаткам карусельного реактора можно отнести:
- отсутствие охлаждения кругового основания с гнездами, необходимого при проведении реакций при пониженной температуре;
- необеспечение необходимой низкой температуры для надежной конденсации паров жидкости внутри реакционных сосудов, которая не достигается из-за недостаточной теплопроводности между стеклянными стенками реакционных сосудов и металлической плитой для подвода теплоносителя к верхней части реакционных сосудов;
- отсутствие возможности использовать реактор без стандартной терморегулируемой магнитной мешалки.

Указанные недостатки не позволяют проводить параллельный синтез без потерь реагентов, участвующих в реакциях, и ряда реакций, требующих пониженных относительно окружающей среды температур, а также проводить синтез без терморегулируемой магнитной мешалки.

Технический результат изобретения заключается в снижении потерь реагентов, участвующих в реакциях, и удобстве обслуживания.

Этот результат достигается тем, что в устройстве для параллельного синтеза, содержащем круговое основание с глухим цилиндрическим установочным отверстием и гнездами под реакционные сосуды, расположенными по периметру с верхней стороны основания, цилиндрические плиты с полостями, установленные на стойках над основанием, одна из которых снабжена входным и выходным штуцерами для подачи теплоносителя, соединенными с полостью, а другая снабжена центральным штуцером для подачи газа, соединенным полостью с радиальной системой распределения газа и газонепроницаемыми крышками реакционных сосудов, согласно изобретению круговое основание содержит канавку, огибающую гнезда для реакционных сосудов с двух сторон, соединенную со штуцерами подачи и отвода теплоносителя и снабжено крышкой и прокладкой с отверстиями под реакционные сосуды, а цилиндрическая плита для подачи и отвода теплоносителя имеет полость в виде двух не сообщающихся между собой кольцевых пазов для подачи и отвода теплоносителя и снабжена крышкой, установленной на плите через прокладку, имеющей кольцевые выступы, вставляемые в пазы, частично перекрывающие их, и вертикальные каналы, при этом в выступах крышки над вертикальными каналами установлены штуцеры для подачи и отвода теплоносителя и краны, соединенные трубками с входами и выходами индивидуальных теплообменников, установленных в газонепроницаемых крышках реакционных сосудов, а радиальная система распределения газа содержит краны, установленные на цилиндрической плите и соединенные с ее полостью.

Снижение потерь реагентов, участвующих в реакциях, обеспечивается за счет введения радиальной системы распределения теплоносителя в индивидуальные теплообменники, установленные в газонепроницаемых крышках реакционных сосудов, что улучшает условия конденсации паров жидкости, находящихся в реакционных сосудах, и препятствует их потере и попаданию в окружающую среду.

Удобство обслуживания обеспечивается за счет введения возможности как нагрева, так и охлаждения кругового основания с гнездами под реакционные сосуды введением канавки, огибающей гнезда для реакционных сосудов с двух сторон, соединенной со штуцерами подачи и отвода теплоносителя и снабженной крышкой и прокладкой с отверстиями под реакционные сосуды, а также подачей теплоносителя необходимой температуры, что обеспечивает условия для использования устройства в ряде реакций, требующих пониженных относительно окружающей среды температур.

Устройство может быть использовано и без терморегулируемой магнитной мешалки, так как в этом случае нагрев и охлаждение реакционных сосудов обеспечиваются подачей теплоносителя нужной температуры, а перемешивание реагентов может осуществляться борбатированием за счет подачи газа через радиальную систему распределения газа.

На фиг. 1 представлена конструкция устройства для параллельного синтеза (фронтальный вид).

На фиг.2 представлен вид на реакционный сосуд по стрелке А.

На фиг.3 представлен вид сверху на круговое основание без крышки.

Устройство для параллельного синтеза содержит круговое 1 основание с глухим цилиндрическим установочным 2 отверстием и гнездами 3, расположенными по периметру с верхней стороны основания, под реакционные 4 сосуды, канавку 5, огибающую гнезда для реакционных сосудов с двух сторон и соединенную со штуцерами 6 подачи и отвода 7 (показаны на фиг.3) теплоносителя, крышку 8 и прокладку 9, установленные на круговом основании и имеющие отверстия под реакционные сосуды, цилиндрическую плиту 10 для подачи и отвода теплоносителя в полость в виде двух не сообщающихся между собой кольцевых пазов для подачи и отвода теплоносителя 11 и 12 соответственно, снабженную крышкой 13, установленной на плите через прокладку 14. Крышка 13 имеет кольцевые 15 выступы, вставляемые соответственно в пазы 11, 12 и частично перекрывающие их, и вертикальные каналы 16. В выступах 15 крышки над вертикальными 16 каналами установлены штуцеры для подачи 17 и отвода 18 теплоносителя и краны 19, 20, соединенные трубками соответственно с входами 21 и выходами 22 индивидуальных теплообменников 23.

Теплообменники 23 установлены в газонепроницаемых 24 крышках реакционных сосудов, снабженных также отверстием 25 для установки капилляров 26 подачи или отвода газа в реакционные сосуды и отверстием 27 с клапаном для введения датчика температур или взятия пробы. Устройство также содержит цилиндрическую плиту 28 с полостью 29, центральным штуцером 30 для подачи или отвода газа, соединенным полостью 29 с радиальной системой распределения газа, содержащей краны 31, установленные на цилиндрической плите по ее периметру и подсоединенные к ним капилляры 26, установленные в газонепроницаемых 24 крышках реакционных сосудов. Цилиндрические плиты 10 и 28 установлены на стойках 32 и 33 над круговым основанием 1.

Цилиндрическая плита 10 с полостью может бы выполнена, например, в виде цилиндрического кольца с полостью.

Работу с устройством рассмотрим на примере параллельного синтеза ряда бензил-трет-бутилкетонов.

В реакционные сосуды 4 помещают, например, по 2,5 ммоль магниевого порошка и по 5 мл маточного 0,6 М раствора абсолютного диэтилового эфира в сухом бензоле. Закрывают реакционные сосуды газонепроницаемыми крышками, помещают в устройство для параллельного синтеза и устанавливают его на терморегулируемой магнитной мешалке. Затем в каждой газонепроницаемой крышке устанавливают теплообменник 23. Соединяют входы 21 теплообменников 23 с кранами 19 подачи теплоносителя, а выходы теплообменников с кранами 20 отвода теплоносителя. К штуцерам 6 и 7 подсоединяют шланги от термостата (на фиг. 1 не показан) и охлаждают нижнее круговое основание 1, например, подачей воды из термостата (5^oС). К центральному штуцеру 30 для подачи и отвода газа подсоединяют емкость с аргоном (на фиг.1 не показана) и подают аргон через радиальную систему распределения газа в реакционные сосуды 4, продувая их. Подают охлаждающую воду через штуцер 17 и отводят ее через штуцер 18, тем самым подавая охлаждающую воду в индивидуальные теплообменники 23, если соответствующие краны подачи 19 и отвода 20 теплоносителя открыты. Затем вводят через отверстие 27 в каждую пробирку шприцем за один прием по 2,6 ммоль соответствующего бензилгалогенида в 2 мл сухого бензола. Включают магнитную мешалку и перемешивают при охлаждении 15 мин, а затем включают нагрев до 60^oС терморегулируемой магнитной мешалкой. Выдерживают при этой температуре при перемешивании и продувании аргоном 2 ч, а затем выключают нагрев терморегулируемой магнитной мешалкой и вновь подают в нижнее круговое основание 1 холодную воду (10^oС). Через 15 мин через отверстие 27 добавляют в каждую пробирку маточный 0,5 М раствор нитрила пивалиновой кислоты. Перемешивают под аргоном при этой температуры 30 мин и нагревают нижнее круговое основание 1 до (80^oС). Выдерживают при нагревании 4 ч и вновь охлаждают до комнатной температуры, подачей воды в круговое основание 1 из термостата. Отключают подачу инертного газа, перекрывая краны 31, и добавляют в каждый реакционный сосуд по 5 мл 0,1 М раствора хлорида аммония в воде. Интенсивно размешивают 15 мин, отбирают шприцем нижний (водный) слой из каждого реакционного сосуда через отверстие 27 и вновь прибавляют по 5 мл раствора хлористого аммония и проводят перемешивание. Через 15 мин водный слой вновь отбирают, снимают индивидуальные теплообменники 23 и добавляют к содержимому каждой пробирки по 0,3 г безводного сульфата магния. Перемешивают 45 мин при комнатной температуре. После этого реакционные сосуды 4 извлекают из устройства, фильтруют содержимое в 25 мл круглодонные колбы, удаляют растворители на ротационном испарителе и очищают остатки флэш-хроматографией на силикагеле 5Х40 в системе этилацетат:гексан 1:1. После удаления элюента под вакуумом получают спектрально-чистые бензил-трет-бутилкетоны с выходами от 70 до 95%.

Реферат

Устройство для параллельного синтеза для повышения удобства в пользовании содержит круговое основание, включающее канавку, огибающую гнезда для реакционных сосудов с двух сторон и соединенную со штуцерами подачи и отвода теплоносителя. 3 ил.

Формула