سونوتشيميكال تحسين ردود الفعل ديرس ألدر
وتستخدم ردود فعل Diels-Alder على نطاق واسع في التركيبات الكيميائية، حيث يجب تشكيل روابط الكربون الكربوني الذري. Ultrasonication وآثاره سونوتشيميكال هي فعالة للغاية في القيادة وتعزيز ردود الفعل ديرس ألدر مما أدى إلى غلة أعلى، وانخفاض كبير في وقت رد الفعل، وفي الوقت نفسه كونها جزءا من الكيمياء الخضراء الصديقة للبيئة.
سونوتشيميكال-تعزيز ديلز-ألدر رد فعل للكيمياء الخضراء
تفاعلات Diels-Alder هي تفاعلات كيميائية ، تتشكل فيها روابط بين ذرات الكربون. يتم تصنيف رد فعل Diels-Alder على أنه سيكلوديتي مسموح به حراريا [4+2] [π4الصورة + π2الصورة]. منذ الموجات فوق الصوتية بمساعدة التوليف العضوي هو الطريق الاصطناعية الخضراء وفعالة، مما يعزز معدلات التفاعل، الغلة، والانتقائية من ردود الفعل، سونيكيشن هو تقنية بسيطة وموثوق بها تستخدم على نطاق واسع في المختبرات والإنتاج الصناعي. في كثير من الأحيان ، يسهل الطريق المروج كيميائيا التحول العضوي في الظروف المحيطة التي تتطلب ظروفا قاسية من درجة الحرارة والضغط ، مما يساعد على توفير تكاليف الطاقة ويحول التركيب الكيميائي إلى إجراء توفير.
مسبار من نوع ultrasonicators مثل UP400St وتستخدم على نطاق واسع لenahnce وتسريع ردود الفعل العضوية مثل رد فعل ديلز ألدر عن طريق الآثار سونوتشيميكال.
رد فعل الموجات فوق الصوتية Diels-Alder باستخدام المذيبات Eutectic العميق
المذيبات eutectic العميق (DES) هي حلول لويس أو الأحماض Brønsted والقواعد التي تشكل خليط eutectic. وبما أن المذيبات العميقة غير قابلة للاشتعال، وتمتلك ضغوط بخار منخفضة وسمية، وغالبا ما تكون مصنوعة من مركبات طبيعية، فهي بديل مذيب منقذ وأكثر ملاءمة للبيئة. Ultrasonication والمذيبات eutectic العميقة معروفة للعمل معا تآزري، وبالتالي تستخدم لتوليف الكيميائية وكذلك في استخراج بالموجات فوق الصوتية. استخدام المذيبات eutectic العميق مفيد في ردود الفعل ديرس ألدر روجت بالموجات فوق الصوتية، أيضا. على سبيل المثال ، يتم استخدام sonication لتعزيز رد فعل Diels-Alder باستخدام N-ethylmaleimide كدينوفيلي ، وتغيير طبيعة الدين في المذيبات eutectic العميقة (DES) تحت كل من التدفئة التقليدية وتنشيط الموجات فوق الصوتية.
استخدام التنشيط بالموجات فوق الصوتية بالاشتراك مع المذيبات eutectic العميق ثبت مفيدة توفير غلة جيدة في أوقات رد الفعل خفضت بشكل كبير.
تحسين بالموجات فوق الصوتية Diels-Alder رد فعل.
مخطط مقتبس من مارولو وآخرون، 2020
الإجراء العام لرد فعل Diels-Alder باستخدام DES و Sonication
تم تنفيذ ردود فعل Diels-Alder المروجة بالموجات فوق الصوتية عن طريق إدخال مسبار الموجات فوق الصوتية (سونوترودي / القرن) في وعاء التفاعل. باستخدام مسبار بالموجات فوق الصوتية مع طرف قطره 0.5 سم ، كانت قوة الإخراج الاسمية 70 W. تم تنفيذ ردود الفعل عند 40 درجة مئوية تطبيق وضع صوتنة inpulse مع 5 ثوان على و 20 ثانية من دورات OFF. أعطى رد فعل Diels-Alder المكثف بالموجات فوق الصوتية غلة جيدة في وقت أقصر بكثير مما كانت عليه في ظل ظروف صامتة (70 دقيقة و 24 ساعة لردود الفعل السونوكيميائية والصامتة ، على التوالي).
من أجل تقييم كفاءة الطاقة من رد فعل ديرس ألدر المكثف كيميائيا ، تمت مقارنة استهلاك الطاقة لرد فعل Diels-Alder الصامت والمعزز بالموجات فوق الصوتية. أعطت الحسابات استهلاك 35094 كيلوجول / ز لرد الفعل الصامت و 28.4 كيلوجول / ز لرد الفعل بمساعدة ultrasonically (القرن بالموجات فوق الصوتية مع قوة إخراج 70 واط صافي الطاقة) ، على التوالي. وهذا يؤدي إلى 99٪ من الطاقة الموفرة لرد فعل Diels-Alder الذي يحركه السونوتشيميكال. كل هذه الملاحظات تشير بقوة إلى أن الاستخدام المشترك للمذيبات eutectic العميق (DES) والتشعيع ultrasonication هو منهجية فعالة وتوفير الطاقة للعمليات الاصطناعية الهامة مثل رد فعل Diels-Alder. (مارولو وآخرون، 2020)
تأثير المذيبات Eutectic العميقة المختلفة في تركيبة مع سونيكيشن
تم تحقيق أفضل النتائج لرد فعل Diels-Alder المروج بالموجات فوق الصوتية ، عندما يتم استخدام المذيبات eutectic العميقة [ChCl]: [Fru] و [TBACl]:[EG] كمذيبات. باستخدام [ChCl]:[Fru] و [TBACl]:[EG] كمذيبات منحت تخفيضات كبيرة في وقت التفاعل وكذلك تحسينات كبيرة في العائد (ل [TBACl]:[EG] 73٪ و 87٪، وبالنسبة ل [ChCl]:[Fru] 23 و 75٪ في ظل ظروف صامتة وكيميائية سونوتشيميكال، على التوالي).
في بعض الحالات، أي عندما [TBPCl]:[EG]، [ChCl]:[Gly]، و [AcChCl]:[EG] تستخدم كمذيبات، فإن الغلة مماثلة لتلك التي تم الحصول عليها في ظل ظروف صامتة، ولكن معدل العملية الكيميائية لا يزال يتحسن بشكل كبير عن طريق سونيكيشن.
سونيكيشن يعمل بشكل جيد جدا مع انخفاض ضغط البخار والمذيبات اللزجة مثل السوائل الأيونية (ILs) لأن هذه الظروف تسهيل توليد المزيد من آثار التجويف inetnse. منذ المذيبات eutectic العميق تمتلك خصائص فيزيائية مماثلة للسوائل الأيونية، ويمكن استخدامها بشكل مناسب بالتزامن مع ultrasonication. التفاعل المشترك بين المذيبات eutectic العميق (DES) والصوتية يقلل بشكل كبير من الطلب النشط من رد فعل Diels-Alder. يمكن ملاحظة تخفيضات Sigmificant في وقت رد الفعل من 24 ساعة إلى 70 دقيقة مع توفير غلة جيدة جدا. فيما يتعلق بكفاءة العملية ، وهذا يعني أن الاستخدام المشترك للمذيبات eutectic العميق (DES) والموجات فوق الصوتية يسمح بمعالجة كمية من المواد أعلى 10 مرات مما كانت عليه في ظل ظروف صامتة. (مارولو وآخرون، 2020)
الموجات فوق الصوتية ديلز ألدر رد فعل أوكسابيسيكليك Alkenes
أظهر وي وزملاؤه (2004) أن ultrasonication عزز رد فعل Diels-Alder للفواران البديل مع الديونوفيليين التفاعليين مثل ثنائي ميثيل أسيتيلينديكاربوكسيلات (DMAD) وديميثيل ماليات التي تمنح الألكينات الأوكسيسيكليك الوظيفية في غلة جيدة. رد الفعل بالموجات فوق الصوتية تعزيزها من regiospecific furano Diels-Alder cycloaddition من furans 2-vinylic مع DMAD مفروشة الأوكسيابيسيكليك الكينات وظيفية في عائد جيد.
سونوتشيميكال تحسنت ردود الفعل Cycloaddition
وصف برافو وزملاؤه (2006) سلسلة من السيكلوديدات السونوكيميائية التي تنطوي إما على سيكلوبينتادين أو 1,3-سيكلوهيكساديين مع الديونوفيليين الكربونيل في سائل أيوني قائم على إيميدازوليوم كوسيلة للتفاعل. أنها أظهرت أن ultrasonication لا تحسن بشكل فعال هذه ردود الفعل cycloaddition مما أدى إلى ارتفاع الغلة و / أو انخفاض أوقات رد الفعل بالمقارنة مع ردود الفعل الصامتة المقابلة. على سبيل المثال ، بالنسبة α البسيطة ، β - dienophiles غير المشبعة مثل كيتون الفينيل الميثيل أو أكرولين آثار التنشيط بالموجات فوق الصوتية واضحة. على سبيل المثال، الميثيل الفينيل كيتون يؤدي إلى 89٪ العائد في غضون 1 ساعة من سونيكيشن خفيفة، في حين أن رد فعل صامت لم تقدم سوى 52٪ في نفس وقت رد الفعل.
Ultrasonicators في أي حجم لسونوتشيمالي تعزيز التفاعلات Diels-Alder
Hielscher Ultrasonics تصاميم وتصنيع وتوزيع عالية الأداء الموجات فوق الصوتية probe-type المتجانسات والمعدات سونوتشيميكال للاندماج في النظم الكيميائية مثل التوليف وردود الفعل الحفز. Hielscher ultrasonicators تستخدم في جميع أنحاء العالم كأداة موثوق بها لتعزيز وتكثيف وتسريع وتحسين التفاعلات الكيميائية.
HIELSCHER الفوق’ المعالجات بالموجات فوق الصوتية متوفرة في أي حجم من أجهزة مختبر صغير لمعالجات صناعية كبيرة للدفعة وتدفق تطبيقات الكيمياء. ضبط دقيق للسعة بالموجات فوق الصوتية – المعلمة الأكثر أهمية للتطبيقات سونوتشيميكال – يسمح لتشغيل Hielscher ultrasonicators في السعة منخفضة إلى عالية جدا وصقل السعة بالضبط لظروف عملية الموجات فوق الصوتية المطلوبة من نظام التفاعل الكيميائي محددة.
مولد Hielscher بالموجات فوق الصوتية ميزة برنامج ذكي مع بروتوكول البيانات التلقائي. يتم تخزين جميع معلمات المعالجة الهامة مثل الطاقة بالموجات فوق الصوتية ودرجة الحرارة والضغط والوقت تلقائيا على بطاقة SD مدمجة بمجرد تشغيل الجهاز.
إن مراقبة العملية وتسجيل البيانات أمران مهمان للتوحيد المستمر للعمليات وجودة المنتج. من خلال الوصول إلى بيانات العملية المسجلة تلقائيًا ، يمكنك مراجعة عمليات sonication السابقة وتقييم النتيجة.
ميزة أخرى سهلة الاستخدام هي جهاز التحكم عن بعد المتصفح من أنظمة الموجات فوق الصوتية الرقمية لدينا. عن طريق التحكم في المتصفح البعيد يمكنك بدء وإيقاف وضبط ومراقبة المعالج بالموجات فوق الصوتية عن بعد من أي مكان.
اتصل بنا الآن لمعرفة المزيد عن لدينا عالية الأداء التجانس بالموجات فوق الصوتية يمكن تحسين التفاعل التوليفي العضوية الخاصة بك مثل ردود الفعل ديلز ألدر، ردود فعل Mannich أو مايكل بالإضافة إلى ذلك من بين أمور أخرى كثيرة!
الجدول أدناه يعطيك مؤشرا على قدرة المعالجة التقريبية لultrasonicators لدينا:
| دفعة حجم | معدل المد و الجزر | الأجهزة الموصى بها |
|---|---|---|
| 1 إلى 500ML | 10 إلى 200ML / دقيقة | UP100H |
| 10 إلى 2000ML | 20 إلى 400ML / دقيقة | Uf200 ः ر، UP400St |
| 00.1 إلى 20L | 00.2 إلى 4L / دقيقة | UIP2000hdT |
| 10 إلى 100L | 2 إلى 10L / دقيقة | UIP4000hdT |
| زمالة المدمنين المجهولين | 10 إلى 100L / دقيقة | UIP16000 |
| زمالة المدمنين المجهولين | أكبر | مجموعة من UIP16000 |
اتصل بنا! / اسألنا!
Hielscher الفوق صوتيات بتصنيع عالية الأداء المجانسة بالموجات فوق الصوتية لخلط التطبيقات، تشتت، استحلاب واستخراج على المختبر، والطيارية ومقياس الصناعية.
الأدب / المراجع
- Salvatore Marullo, Alessandro Meli, Francesca D’Anna (2020): A Joint Action of Deep Eutectic Solvents and Ultrasound to Promote Diels-Alder Reaction in a Sustainable Way. ACS Sustainable Chem. Eng. 8, 2020. 4889-4899.
- Wei K, Gao H, Li WZ. (2004): Facile Synthesis of Oxabicyclic Alkenes by Ultrasonication-Promoted Diels-Alder Cycloaddition of Furano Dienes. Journal of Organic Chemistry 69(17), 2004. 5763-5765.
- Bravo, José; Lopez, Ignacio; Cintas, Pedro; Silvero, Guadalupe; Arévalo, María (2006): Sonochemical cycloadditions in ionic liquids. Lessons from model cases involving common dienes and carbonyl dienophiles. Ultrasonics Sonochemistry 13, 2006.. 408-414.
- Suslick, Kenneth S.; Hyeon, Taeghwan; Fang, Mingming; Cichowlas, Andrzej A. (1995): Sonochemical synthesis of nanostructured catalysts. Materials Science and Engineering: A. Proceedings of the Symposium on Engineering of Nanostructured Materials. ScienceDirect 204 (1–2): 186–192.
- Suslick, Kenneth S.; Didenko, Yuri ; Fang, Ming M.; Hyeon, Taeghwan; Kolbeck, Kenneth J.; McNamara, William B.; Mdleleni, Millan M.; Wong, Mike (1999): Acoustic cavitation and its chemical consequences. In: Philosophical Transactions of the Royal Society A: Mathematical, Physical and Engineering Sciences Vol. 357, No. 1751, 1999. 335-353.
حقائق تستحق العلم
Hielscher الفوق صوتيات بتصنيع عالية الأداء المجانسة بالموجات فوق الصوتية من مختبر إلى حجم الصناعية.