Refroidir un milieu réactionnel : problématiques et solutions

Les solutions actuelles pour refroidir un milieu réactionnel :

Certaines réactions chimiques ont besoin d’être réalisées à basses températures sur de longues périodes.
Pour répondre à ces besoins, plusieurs solutions sont actuellement envisageables telles que :

L’utilisation d’un mélange glace – sel

Températures minimales auxquels peuvent descendre les mélanges glace -sel :

• T ~ 0°C : bain de glace
• T ~ -10°C : bain de glace (70 %) + chlorure de calcium (30 %)
• T ~ – 15 °C : bain de glace (80 %) + chlorure d’ammonium (20 %)
• T ~ – 20°C : bain glace (75 %) + chlorure de sodium (25 %)

Les pourcentages sont donnés en masse

L’utilisation d’un mélange solvant organique – carboglace

On peut obtenir aussi des mélanges en réalisant un mélange entre dioxyde de carbone en paillettes (carboglace ou neige carbonique) avec des solvants organiques :

• T ~ – 23°C : tétrachlorure de carbone/ carboglace
• T ~ – 60°C : chloroforme/ carboglace
• T ~ – 78°C : acétone/ carboglace
• T ~ – 95°C : toluène/ carboglace
• T ~ – 100°C : éther/ carboglace

L’utilisation d’air ou de l’azote liquide ou solvant organique / azote liquide.

• T ~ – 170 – 180°C

 

Les précautions à prendre et contraintes rencontrées :

Des précautions devront également être considérées pour le maintien de ces basses températures telles que :

• Isoler thermiquement le système de synthèse utilisé, soit en le recouvrant d’un isolant.
• Utiliser un Dewar ou un Cool-It.

Malgré toutes ces solutions et précautions, la stabilité de la température du milieu réactionnel ne pourra pas être garantie ce qui peut être gênant pour la réalisation de certains composés comme les acides boroniques.
Les acides boroniques peuvent être obtenus selon une réaction qui consiste à former un magnésien ou un lithien puis à l’additionner sur un ester d’acide borique (Schéma 1) et enfin à hydrolyser l’ester arylboronique obtenu pour récupérer l’acide boronique

Les acides boroniques obtenus à partir d’organolithiens présentent l’avantage de préparer les aryllithiens par ortholithiation, en s’affranchissant du précurseur halogéné.

Il a été aussi été montré que, dans certains cas d’organolithiens peu stables, il est possible de réaliser un piégeage in situ, en ajoutant la base lithiée sur un mélange d’arène et de borate (Schéma 2).

Une des limites, pour l’ortholithiation, est que cette réaction doit toujours être réalisée à très basse température (de -78°C à -40°C)  à laquelle risque de s’ajouter les limites liées aux outils actuels, proposés pour travailler à basse température.

Pour des réactions se faisant sur de longues durées et toujours à très basse température, la nécessité d’une surveillance à cause du rechargement fréquents en mélange carboglace /solvant ou azote liquide /solvant par les utilisateurs peut vite devenir contraignant et fastidieux.

 

Repousser les limites avec des solutions efficaces :

Pour repousser ces limites et arriver à réaliser des applications selon des conditions spécifiques à basses températures et sur de longues durées, Interchim propose des solutions efficaces.

Par exemple, pour les applications où la stabilité de la température, l’efficacité de l’agitation sont exigées sur des temps de réactions illimités Interchim propose :

Pour des réactions réalisées dans un ballon de volume compris entre 10ml et 2L :

• L’utilisation du réservoir Cool-It Radleys et du cryoplongeur Huber TC100E

	Le réservoir incassable Cool-it, en HDPE, s’adapte directement sur le plateau d’un agitateur magnétique pour des ballons à fond rond des volumes allant de 10ml à 250ml.
	Le cryoplongeur TC100E permet le refroidissement rapide et contrôlé du liquide contenu dans le réservoir Cool-It et le maintien de sa température (T°C max : -100°C) avec une précision de +/- 0,5k.
La combinaison de ces deux systèmes garantie la stabilité de la température du milieu du milieu et une agitation magnétique efficace sur un temps de réaction illimité.

Pour des réactions réalisées avec des systèmes de synthèses en parallèles :

• L’ utilisation de réservoirs dédiés aux systèmes de synthèse parallèle Radleys et du cryoplongeur Huber TC 100E

	Les réservoirs incassables Cool Carousel, en HDPE, s’adapte directement sur le plateau d’un agitateur magnétique pour des systèmes de synthèse parallèles 6, 12 et 24 positions.
	Le cryoplongeur TC100E permet le refroidissement rapide et contrôlé du liquide contenu dans le réservoir du système de synthèse parallèle et le maintien de sa température (T°C max : -100°C) avec une précision de +/- 0,5k.
La combinaison de ces systèmes garantie la stabilité de la température du milieu du milieu et une agitation magnétique efficace sur un temps de réaction illimité.