Geef een microreactor feedback van een miniatuur-NMR die in realtime de productsamenstelling meet, en je krijgt een syntheseproces dat zichzelf optimaliseert. De groep van Lee Cronin aan de University of Glasgow heeft zoiets al in de zuurkast staan, zo valt te lezen in Chemical Science.

Volgens Cronin is het een flinke stap in de richting van een ‘dial-a-molecule’-systeem. Vrij vertaald ‘u vraagt, wij synthetiseren’. En omdat je met een NMR tevens de stereospecificiteit kunt meten, slaat ‘u vraagt, wij draaien’ ook niet helemaal de plank mis.

Het grote voordeel van zo’n NMR boven chromatografietechnieken is dat hij inderdaad in realtime blijkt te kunnen meten aan een continue stroming. Technisch gezien komt het er op neer dat je het gebruikelijke monsterbuisje vervangt door een PTFE-slangetje dat je op de uitlaat van de reactor aansluit.

Voorwaarde is dan wel dat je het instrument vlak naast die microreactor moet kunnen neerzetten. Vroeger waren NMR’s daar per definitie veel te groot voor maar de laatste jaren komen er steeds meer ‘benchtop’-uitvoeringen op de markt die gemakkelijk in een zuurkast passen; Cronin koos voor een Spinsolve van Magritek uit San Diego, zo te lezen omdat hij daar dat slangetje het gemakkelijkst in kon krijgen.

De software die het NMR-spectrum automatisch terugvertaalt naar feedback voor de input van de microreactor, heeft de vakgroep zelf geschreven.

Het is al geprobneerd met een aantal verschillende reacties. Eerste testcase was de reactie van benzaldehyde en benzylamine tot N-benzylideenbenzylamine; daar kwam nog geen feedback aan te pas maar de resultaten werden gebruikt om de reactiekinetiek op te helderen.

De eerste proef mét feedback betrof de zuurgekatalyseerde synthese van een imine uit 4-fluorbenzaldehyde en aniline. Gestuurd werd daarbij op een combinatie van een maximale omzettingsgraad bij een mminimale verblijftijd en een zo hoog mogelijke aldehydeconcentratie. In de praktijk kostte het 29 iteraties eer het resultaat niet merkbaar beter meer werd.

Cronin vermoedt, kortom, dat deze NMR-feedback breed toepasbaar is in de organische synthese.

bron: Chemical Science, RSC