JP2007532299A - 高粘度液体と不均一混合物によるマイクロ波支援化学作用のための制御流れ器具 - Google Patents
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Abstract
【選択図】図1
Description
化学反応を開始、推進、又は制御するエネルギーを提供するのにマイクロ波を使用することは、広く確立されている。概念的には、マイクロ波は、幅広い化学反応に影響を与えるために用いることができるが、マイクロ波支援化学作用を商業的に使用するのは、最初は、内容物分析の基礎を確立した乾燥減量(重量)水分分析及び分解反応の様な技法で最も早く進展した。実際、その様な反応は、マイクロ波支援化学作用に関する器具市場の重要な部分となっている。特に、重量分析と分解は、どちらかと言えば荒っぽい方式で実行されることが多く、それには、マイクロ波の、より長い波長と幅広い制御パラメーターが良く適している。
例えば、Straussへの米国特許第5,387,397号は、名目上は「液体又はスラリーの、マイクロ波加熱ゾーンへの同ゾーンを貫通する連続的加圧供給」(2欄46−47行)を提供できる貫流マイクロ波器具を開示している。しかしながら、397号特許に含まれている約27個の実施例の内で2つだけが、不均一な混合物の使用について明示的に言及している。特に、11欄62行の4−(1−シクロヘキサン−1エニル)モルホリンの調製は、細かく砕いた開始材料を溶剤内に使用しており、12欄16行のフェニールビニルケトンの調製は、400ミリリットルの水の中の5グラムの開始材料の懸濁液について記載している。他の例でも不均一な混合物を生成できるが、そうであっても、Straussは、それらに注目しているようには見えない。
この様にして溶剤と気体を移動させるのに必要な配管と固定具は、当技術分野では良く知られており、またこの目的で図1に示している流路は、代表的な例であり限定を課すものではなく、ここでは詳しくは述べない。
器具の作動について、個々のサンプルの動きの観点から述べてきたが、プロセッサ26が含まれていて、弁、ポンプ及び関連する流体の流れを制御するので、器具を、自動化方式で使用して、2つ又はそれ以上の同一又は異なる反応を連続して実行させることができるものと理解頂きたい。連続して実行することのできる反応の数は、プロセッサ又は容器によって制限されるのではなく、主に、何れかの具体的な装置の様式に含まれているリザーバ、流体配管及び弁の数と型式によって制限される。この様に、プロセッサ26は、特定の開始材料を特定のリザーバから特定の時間に反応容器に選択的に送り込み、それらの材料をマイクロ波照射に曝すことによって、幾つかの反応を連続して実行するようプログラムできるものと理解頂きたい。
図6は、圧力センサー67の好適な実施形態を、より詳細に示す分解図である。図6は、圧力センサー67が、2部品のハウジング76と78を含んでおり、図示の実施形態では、適切なボルト、スクリュー、又はリベット77で一体に保持されているいることを示している。流体は、ハウジング67を通り内側チャネル80を通って流れる。チャネルは、2つの各開口部を通って器具の流体流路の残りと連通しており、図6では、開口部の一方を81で示している。好適な実施形態では、代表的には0.6インチの外径を有する可撓性配管が、開口部81に、管継手82を使って維持されている。ハウジング76、78内では、圧力変換器79が、Oリング88を使って着座した状態で、チャネル80に相対している。
図8は、第2回転磁石84をより詳しく示している。具体的には、第2回転磁石84は、マイクロ波照射と磁界の両方に対して透過性の材料で形成されたバー87で形成されており、バー87の各端部は、空洞11内でのバー87の回転の円周を画定する。外側の比較的小さな(相対的な用語と理解頂きたい)磁石の対90と91は、バー87に支持されており、第1回転磁石83と連結してそれによって駆動されるように、バー87の各端部にそれぞれ隣接して配置されている。もう1つの小さな磁石の対92と93は、撹拌器バーと連結してそれを駆動するために、このバー87の中心近くに配置されている。先に述べたように、磁石の磁界の強度は、磁石からの距離の二乗に比例して弱くなる。図8に示している設計は、磁石対90と91が外側磁石83と最も効率的に連結し、内側対92と93が容器内の撹拌器バーと最も効率的に連結するようにして、外側磁石83の大きな寸法を補足している。
Claims (20)
- 不均一又は高粘度の材料を含む化学合成のための制御流れマイクロ波器具において、 流体を供給又は受け取るための流体リザーバと、
流体を前記リザーバに出し入れするための、前記リザーバと流体連通している流体ポンプと、
流体を前記ポンプ及び前記リザーバに供給するか、又はそれらから受け取るための、前記ポンプと流体連通しているマイクロ波透過性反応容器と、
前記器具内のセンサー位置における流体の圧力を測定するための、前記供給源及び前記容器と流体連通している圧力センサーと、
前記ポンプ及び前記器具内の流体の流れを、少なくとも部分的には前記センサーで測定された圧力に基づいて制御するための、前記圧力センサー及び前記ポンプと信号通信しているプロセッサと、を備えている器具。 - 前記リザーバ、前記ポンプ、及び前記反応容器の間にそれぞれの流体連通状態を作り出すための配管を備えている、請求項40に記載の器具。
- 前記センサーは、
前記配管の一部と連通しているハウジングと、
前記ハウジング内の、間に流路を画定している流体入口及び流体出口と、
前記配管内の流体圧力が変換器に掛かるように前記流路に隣接して配置されている変換器と、を備えている、請求項2に記載の器具。 - 前記ポンプは、可逆双方向ポンプを備えている、請求項1に記載の器具。
- 前記容器を取り囲むマイクロ波空洞と、
マイクロ波を前記空洞及び前記容器の一部に伝播させるためのマイクロ波供給源と、を更に備えている、請求項1に記載の器具。 - 前記空洞は、前記供給源によって生成される周波数で単一モードの空洞である、請求項5に記載の器具。
- 不均一又は高粘度の材料を含む化学合成のためのマイクロ波器具において、
マイクロ波空洞と、
マイクロ波照射に曝すために反応物質を保持するための、前記空洞の内側のマイクロ波透過性容器と、
前記容器内の反応物質をマイクロ波照射に曝されている間にかき混ぜるための、前記容器の内側の磁石撹拌器バーと、
磁石の磁界と前記空洞内のマイクロ波伝播との間の相互作用を最小にするために、前記空洞の外側に、前記空洞に隣接して配置されている第1回転磁石と、
前記第1回転磁石によって駆動され、前記反応容器内の前記撹拌器バーの回転を駆動するための、前記空洞の内側の第2回転磁石と、を備えているマイクロ波器具。 - マイクロ波供給源と、
前記供給源及び前記空洞と連通している導波管と、を更に備えている、請求項7に記載の器具。 - 前記第2回転磁石は、前記第2磁石の磁界と前記空洞内のマイクロ波との間の相互作用を最小にする前記空洞の部分に配置されている、請求項7に記載の器具。
- 前記第2回転磁石は、マイクロ波照射と磁界の両方に透過性であるハウジング内に保持されている、請求項7に記載の器具。
- 前記空洞は、軸スリーブを含んでおり、前記ハウジングは、前記第2回転磁石が前記第1回転磁石の回転によって駆動されたときに、前記スリーブ内で回転するための軸を更に備えている、請求項7に記載の器具。
- 前記第2回転磁石は、
マイクロ波照射と磁界の両方に透過性である材料で形成されているバーであって、前記バーの各端部は、前記空洞内の前記バーの回転の円周を画定している、バーと、
前記第1回転磁石と連結し、それによって駆動されるための、前記バー内で、前記バーの各端部にそれぞれ隣接している外側の一対の小さな磁石と、
前記撹拌器バーと連結し、それを駆動するための、前記バーの中心に隣接している内側の一対の小さな磁石と、を備えている、請求項7に記載の器具。 - 前記第1磁石の回転を駆動するためのモーターを備えている、請求項7に記載の器具。
- 貫流マイクロ波支援化学作用を行う方法において、
リザーバと反応容器の間の流体の流れを方向決めする段階と、
前記流れている流体の一部分をマイクロ波照射に曝して前記流体内の化学反応を開始又は加速させる段階と、
前記リザーバと前記反応容器の間の前記流れている流体の圧力を測定する段階と、
測定された流体圧力に基づいて、流体の流れを条件付で逆流させる段階と、を含んでいる方法。 - 前記流体の流れを、前記リザーバから前記反応容器へ向かわせる段階と、前記圧力が上側の設定値圧力を超えて上がったときに、前記流体の流れを逆に向かわせる段階と、を含んでいる、請求項14に記載の方法。
- 前記流体の流れを、前記リザーバから前記反応容器へ向かわせる段階と、前記圧力が所望の設定値圧力より下がったときに、前記流体の流れを逆に向かわせる段階と、を含んでいる、請求項14に記載の方法。
- 前記流体の流れを、前記反応容器から前記リザーバへ向かわせる段階と、前記圧力が上側の設定値圧力を超えて上がったときに、前記流体の流れを逆に向かわせる段階と、を含んでいる、請求項14に記載の方法。
- 前記流体の流れを、前記反応容器から前記リザーバへ向かわせる段階と、前記圧力が所望の設定値圧力より下がったときに、前記流体の流れを逆に向かわせる段階と、を含んでいる、請求項14に記載の方法。
- 前記流体の流れを条件付で逆流させる段階は、前記測定された圧力に基づいてプロセッサに信号を送る段階と、前記プロセッサからの信号に基づいてポンプを逆転させる段階を含んでいる、請求項14に記載の方法。
- 前記流体の流れを条件付で逆流させる段階は、流れを逆流させるときに追加の流体を追加する段階を含んでいる、請求項14に記載の方法。
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