Bibliographie & annexes
Quiz & test
Présentation
En anglais
RÉSUMÉ
Les réactions compétitives consécutives sont fréquemment rencontrées en synthèse organique, affectant négativement l’efficacité (sélectivité et rendement) d’une réaction cible. Dans le cas de réactions très rapides (< 1 min), la vitesse de mélange des réactifs devient un facteur essentiel que les conditions classiques de batch (ballon) ne permettent pas d’ajuster. Cet article présente les avantages de la technologie de synthèse en flux, et plus spécifiquement la microfluidique, pour atteindre des transferts de masse exceptionnels et contrôler les temps de réaction jusqu’à quelques millisecondes. Cette chimie « éclair » permet d’accéder avec succès à des réactions inaccessibles en conditions habituelles.
Lire cet article issu d'une ressource documentaire complète, actualisée et validée par des comités scientifiques.
Lire l’articleABSTRACT
Consecutive competitive reactions are frequently encountered in organic synthesis, negatively affecting the efficiency (selectivity and yield) of a target reaction. In the case of very fast reactions (< 1 min), the mixing speed of the reagents becomes an essential factor that conventional batch conditions fail to adjust. This article presents the advantages of flow synthesis technology, and more specifically microfluidics, to achieve exceptional mass transfers and to control reaction times up to a few milliseconds. This "flash" chemistry allows successful access to reactions that are inaccessible under normal conditions.
Auteur(s)
-
Baptiste PICARD : Chercheur associé à l’Université de Rouen Normandie - Laboratoire COBRA, Université de Rouen Normandie, Mont-Saint-Aignan, France
-
Julien LEGROS : Directeur de recherches au CNRS - Laboratoire COBRA, Université de Rouen Normandie, Mont-Saint-Aignan, France
INTRODUCTION
L’efficacité d’une réaction de synthèse organique se caractérise essentiellement par la valeur du rendement en produit désiré, idéalement de 100 %. Cette valeur sous-entend non seulement la consommation intégrale des réactifs de départ, mais également l’orientation de la conversion vers un produit unique parmi plusieurs transformations possibles (réactions compétitives) : la sélectivité de la réaction. Dans le cas de réactions très rapides (< 1 min), la vitesse du mélange réactionnel devient un paramètre important qui influe fortement le devenir de processus compétitifs successifs et les règles de cinétiques, valables uniquement en milieu homogène, ne sont plus applicables à des mélanges inefficaces. La technologie de synthèse en microréacteurs à flux continu offre des avantages indéniables pour contrôler les réactions très rapides avec une grande sélectivité avec l'excellence des transferts de matière et de chaleur et des temps de réaction (temps de séjour dans le microréacteur) extrêmement précis. Cet article présente les effets de la miniaturisation de réacteurs en flux continu permettant d’atteindre des temps de réaction très courts (quelques millisecondes d’où l’appellation de chimie éclair) et des mélanges très efficaces pour effectuer des réactions de chimie organiques « impossibles » par les moyens de synthèse conventionnels, et d’ouvrir la voie à de nouvelles molécules d’intérêts variés. Cet article est illustré par des exemples en chimie des organolithiés, et également par des cas historiques de sélectivité masquée (réductions d’ester, d’alkylations d’amines…).
L'expertise technique et scientifique de référence
MOTS-CLÉS
KEYWORDS
mixing | organolithium | selectivity
DOI (Digital Object Identifier)
Cet article fait partie de l’offre
Opérations unitaires. Génie de la réaction chimique
(361 articles en ce moment)
Cette offre vous donne accès à :
Une base complète d’articles
Actualisée et enrichie d’articles validés par nos comités scientifiques
Des services
Un ensemble d'outils exclusifs en complément des ressources
Un Parcours Pratique
Opérationnel et didactique, pour garantir l'acquisition des compétences transverses
Doc & Quiz
Des articles interactifs avec des quiz, pour une lecture constructive
Présentation
Chimie éclair en synthèse organique
En anglais
2. Principes de la chimie en flux
Nous nous sommes jusqu’ici surtout intéressés aux dimensions caractéristiques des réacteurs miniaturisés sans vraiment aborder la notion de chimie en flux. En effet, les paramètres jusqu’alors évoqués sont virtuellement vrais pour n’importe quel réacteur miniaturisé, fluidique ou non, et ne dépendent que de leur géométrie. Cependant un tel réacteur fonctionnant en batch serait particulièrement peu pratique d’emploi, et disposerait d’une productivité ridiculement faible. Le fonctionnement fluidique permet justement de remédier à ces problèmes.
Est désigné comme fonctionnant en flux continu un processus où la mise en présence des réactifs et leur réaction se déroulent au cours d’un même continuum de temps, peu importe la durée de ce dernier. Sont donc exclues de cette définition, les réactions en flux interrompu (stopped-flow), où le flux de réactifs est arrêté dans une cellule dédiée où se déroule alors la réaction, ou encore les réactions de type semi-batch, où l’un ou plusieurs des réactifs sont introduits progressivement dans le milieu réactionnel (ces modes de fonctionnements sont illustrés sur la figure 3). Aucune distinction fondamentale ne sera faite entre l’utilisation de pousse-seringues, pompes et autres méthodes d’introduction, dès lors que l’introduction et la réaction sont envisagées dans un même continuum de temps.
Cette définition possède la particularité d’introduire une correspondance entre position spatiale et temps écoulé. En effet, dans un réacteur en flux continu idéal (figure 4), le fluide contenu s’écoule selon un écoulement dit « piston » c’est-à-dire comme un piston progressant le long d’un tube à une vitesse donnée, démarrant à l’entrée du réacteur à t 0 et balayant ensuite le réacteur avant d’en sortir par l’autre extrémité. Un tel réacteur possède un volume V connu, et fonctionne à un débit Q fixé par l’opérateur (ce débit Q est la somme de toutes les branches menant au réacteur, ici Q 1 et Q 2). Le temps de séjour t R à l’intérieur...
L'expertise technique et scientifique de référence
TEST DE VALIDATION ET CERTIFICATION CerT.I. :
Cet article vous permet de préparer une certification CerT.I.
Le test de validation des connaissances pour obtenir cette certification de Techniques de l’Ingénieur est disponible dans le module CerT.I.
de Techniques de l’Ingénieur ! Acheter le module
Cet article fait partie de l’offre
Opérations unitaires. Génie de la réaction chimique
(361 articles en ce moment)
Cette offre vous donne accès à :
Une base complète d’articles
Actualisée et enrichie d’articles validés par nos comités scientifiques
Des services
Un ensemble d'outils exclusifs en complément des ressources
Un Parcours Pratique
Opérationnel et didactique, pour garantir l'acquisition des compétences transverses
Doc & Quiz
Des articles interactifs avec des quiz, pour une lecture constructive
Principes de la chimie en flux
BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - PLUTSCHACK (M.B.), PIEBER (B.), GILMORE (K.), SEEBERGER (P.H.) - The Hitchhiker’s Guide to Flow Chemistry. - Chem. Rev. (2017).
-
(2) - ELVIRA (K.S.), I SOLVAS (X.C.), WOOTTON (R.C.R.), DE MELLO (A.J.) - The past, present and potential for microfluidic reactor technology in chemical synthesis. - Nat. Chem., vol. 5, n° 11, pp. 905-915 (2013).
-
(3) - LEY (S.V.), FITZPATRICK (D.E.), MYERS (R.M.), BATTILOCCHIO (C.), INGHAM (R.J.) - Machine-Assisted Organic Synthesis. - Angew. Chem. Int. Ed., vol. 54, n° 35, pp. 10122-10136 (2015).
-
(4) - YOSHIDA (J.) - Flash Chemistry : Fast Organic Synthesis in Microsystems. - John Wiley & Sons (2008).
-
(5) - GÉRARDY (R.) et al - Continuous Flow Organic Chemistry : Successes and Pitfalls at the Interface with Current Societal Challenges. - Eur. J. Org. Chem., vol. 2018, n° 20-21, pp. 2301-2351 (2018).
-
...
DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
ANNEXES
1res journées du GDR pour la Synthèse en Flux (21-22 mai 2019)
HAUT DE PAGE
Constructeurs
Vapourtec
Corning
Uniqsis
Syrris
Future Chemistry
Organismes
Groupement de recherche pour la Synthèse en Flux du CNRS (GDR Synth_Flux 2053)
Séminaires
LEGROS Julien – Continuous flow microreactors for safe chemical synthesis – Workshop on green and sustainable chemistry : fostering chemical safety and security through innovation, Organisation pour l’Interdiction des Armes Chimiques, La Haye, Pays-Bas, 4-5 décembre 2018
Laboratoires
Science and Technology for Making Molecules, Kyoto University, Japon
http://www.sbchem.kyoto-u.ac.jp
Turning Laboratories into Factories (LabFact)
HAUT DE PAGE
L'expertise technique et scientifique de référence
Cet article fait partie de l’offre
Opérations unitaires. Génie de la réaction chimique
(361 articles en ce moment)
Cette offre vous donne accès à :
Une base complète d’articles
Actualisée et enrichie d’articles validés par nos comités scientifiques
Des services
Un ensemble d'outils exclusifs en complément des ressources
Un Parcours Pratique
Opérationnel et didactique, pour garantir l'acquisition des compétences transverses
Doc & Quiz
Des articles interactifs avec des quiz, pour une lecture constructive
QUIZ ET TEST DE VALIDATION PRÉSENTS DANS CET ARTICLE
1/ Quiz d'entraînement
Entraînez vous autant que vous le voulez avec les quiz d'entraînement.
2/ Test de validation
Lorsque vous êtes prêt, vous passez le test de validation. Vous avez deux passages possibles dans un laps de temps de 30 jours.
Entre les deux essais, vous pouvez consulter l’article et réutiliser les quiz d'entraînement pour progresser. L’attestation vous est délivrée pour un score minimum de 70 %.
L'expertise technique et scientifique de référence
Cet article fait partie de l’offre
Opérations unitaires. Génie de la réaction chimique
(361 articles en ce moment)
Cette offre vous donne accès à :
Une base complète d’articles
Actualisée et enrichie d’articles validés par nos comités scientifiques
Des services
Un ensemble d'outils exclusifs en complément des ressources
Un Parcours Pratique
Opérationnel et didactique, pour garantir l'acquisition des compétences transverses
Doc & Quiz
Des articles interactifs avec des quiz, pour une lecture constructive
