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Microdroplet chemical reactor prototype based on multiplexed electrospray
Reaction Chemistry & Engineering ( IF 3.4 ) Pub Date : 2024-08-02 , DOI: 10.1039/d4re00264d Denis O. Kuleshov 1 , Ivan A. Gromov 1 , Ilya I. Pikovskoi 2 , Alexandra A. Onuchina 2 , Ilya S. Voronov 2 , Dmitrii M. Mazur 3 , Albert T. Lebedev 3
Reaction Chemistry & Engineering ( IF 3.4 ) Pub Date : 2024-08-02 , DOI: 10.1039/d4re00264d Denis O. Kuleshov 1 , Ivan A. Gromov 1 , Ilya I. Pikovskoi 2 , Alexandra A. Onuchina 2 , Ilya S. Voronov 2 , Dmitrii M. Mazur 3 , Albert T. Lebedev 3
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The advent of ambient mass spectrometry has yielded novel approaches to chemical transformations for analytical and preparative applications. These methods utilize the microdroplets generated via spray ionization techniques. Numerous studies have demonstrated the superior efficiency of microdroplet-based chemical reactions. This efficiency is manifested in a substantial acceleration of reactions (up to a million-fold compared to bulk reactions) and a shift in reaction pathways, enabling the synthesis of compounds that are challenging to obtain using conventional methods. However, the widespread implementation of this approach has been hindered by its limited productivity. To address this challenge, this paper introduces a microdroplet chemical reactor prototype (MCR prototype) that employs multiplexed pneumatic/electrospray to enhance productivity. The performance of the MCR prototype was evaluated using the cyclohexanone phenylhydrazone synthesis reaction from phenylhydrazine and cyclohexanone in methanol as a model system. The prototype demonstrated a significant acceleration of the reaction relative to its occurrence in bulk, with the apparent acceleration factor (AAF) exceeding a value of 83 × 106. The MCR prototype can spray the reaction mixture at a rate of up to 17 mL min−1 while maintaining the acceleration effect, achieving a productivity of grams per hour. This prototype offers a promising solution for addressing practical and research challenges in microdroplet chemical synthesis.
中文翻译：
基于多重电喷雾的微滴化学反应器原型
环境质谱的出现为分析和制备应用的化学转化提供了新的方法。这些方法利用通过喷雾电离技术产生的微滴。大量研究表明基于微滴的化学反应具有卓越的效率。这种效率体现在反应的显着加速（与本体反应相比高达一百万倍）和反应途径的转变，从而能够合成使用传统方法难以获得的化合物。然而，这种方法的广泛实施因其有限的生产力而受到阻碍。为了应对这一挑战，本文介绍了一种微滴化学反应器原型（MCR 原型），它采用多重气动/电喷雾来提高生产率。使用苯肼和环己酮在甲醇中的环己酮苯腙合成反应作为模型系统来评估MCR原型的性能。该原型表现出相对于其在本体中发生的反应的显着加速，表观加速因子（AAF）超过了 83 × 10 6的值。 MCR原型机可以以高达17 mL min -1的速率喷射反应混合物，同时保持加速效果，实现每小时克的生产率。该原型为解决微滴化学合成中的实际和研究挑战提供了一种有前景的解决方案。
更新日期：2024-08-02
中文翻译：
基于多重电喷雾的微滴化学反应器原型
环境质谱的出现为分析和制备应用的化学转化提供了新的方法。这些方法利用通过喷雾电离技术产生的微滴。大量研究表明基于微滴的化学反应具有卓越的效率。这种效率体现在反应的显着加速（与本体反应相比高达一百万倍）和反应途径的转变，从而能够合成使用传统方法难以获得的化合物。然而，这种方法的广泛实施因其有限的生产力而受到阻碍。为了应对这一挑战，本文介绍了一种微滴化学反应器原型（MCR 原型），它采用多重气动/电喷雾来提高生产率。使用苯肼和环己酮在甲醇中的环己酮苯腙合成反应作为模型系统来评估MCR原型的性能。该原型表现出相对于其在本体中发生的反应的显着加速，表观加速因子（AAF）超过了 83 × 10 6的值。 MCR原型机可以以高达17 mL min -1的速率喷射反应混合物，同时保持加速效果，实现每小时克的生产率。该原型为解决微滴化学合成中的实际和研究挑战提供了一种有前景的解决方案。
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