Sonikasiya ilə təşviq edilən orqanokatalitik reaksiyalar

Üzvi kimyada orqanik kataliz, kimyəvi reaksiyanın sürətinin üzvi katalizator tərəfindən artırıldığı kataliz formasıdır. Bu “orqanokatalizator” üzvi birləşmələrdə olan karbon, hidrogen, kükürd və digər qeyri-metal elementlərdən ibarətdir. Kimyəvi sistemlərə yüksək güclü ultrasəsin tətbiqi sonokimya kimi tanınır və məhsuldarlığı artırmaq, reaksiya dərəcələrini yaxşılaşdırmaq və reaksiya sürətini sürətləndirmək üçün yaxşı qurulmuş bir texnikadır. Sonikasiya altında, arzuolunmaz yan məhsullardan qaçaraq kimyəvi yolları dəyişdirmək tez-tez mümkün olur. Sonokimya orqanokatalitik reaksiyaları inkişaf etdirərək onları daha səmərəli və ətraf mühitə uyğunlaşdıra bilər.

Asimmetrik Organokataliz – Sonication tərəfindən təkmilləşdirilmişdir

Sonokimya, yüksək performanslı ultrasəsin kimyəvi sistemlərə tətbiqi, orqanokatalitik reaksiyaları əhəmiyyətli dərəcədə yaxşılaşdıra bilər. Ultrasəslə birləşən asimmetrik orqanokataliz tez-tez orqanokatalizanı ətraf mühitə uyğun bir marşruta çevirməyə imkan verir və bununla da yaşıl kimya terminologiyası altına düşür. Sonication (asimmetrik) orqanokatlitik reaksiyanı sürətləndirir və daha yüksək məhsuldarlığa, daha sürətli çevrilmə sürətinə, məhsulun daha asan izolyasiyasına/təmizlənməsinə və təkmilləşdirilmiş seçicilik və reaktivliyə səbəb olur. Reaksiya kinetikasının və məhsuldarlığının yaxşılaşdırılmasına töhfə verməklə yanaşı, ultrasəs tez-tez ion mayeləri, dərin eutektik həlledicilər, yumşaq, toksik olmayan həlledicilər və su kimi davamlı reaksiya həllediciləri ilə birləşdirilə bilər. Beləliklə, sonokimya təkcə (asimmetrik) orqanokatlitik reaksiyanın özünü yaxşılaşdırmır, həm də orqanokatalitik reaksiyaların davamlılığına kömək edir.

Tədqiqat sonokimyəvi intensivləşdirilmiş oraqnokatalitik reaksiyalar üçün müxtəlif nümunələr göstərmişdir. Məsələn, asimmetrik sintez reaksiyaları üçün metal-biomakromolekullu hibrid katalizatorların yığılması üçün şiral iskele kimi ikiqat zəncirli DNT molekullarından istifadə olunur. Asimmetrik Michael əlavə, Diels-Alder və Friedel-Crafts reaksiyalarında G-dördlü DNT əsaslı katalizatorlar tətbiq edilmişdir. (bax. Zhao və Shen, 2018)
İnidiumla dəstəklənən reaksiya üçün sonokimyəvi reaksiya daha yumşaq şəraitdə işlədiyi üçün sonikasiya faydalı təsir göstərir və bununla da yüksək diasteroselection səviyyəsini qoruyur. Sonokimyəvi marşrutdan istifadə edərək, şəkər laktonlarından β-laktam karbohidratlarının, β-amin turşularının və spirodiketopiperazinlərin orqanokatalitik sintezi, o cümlədən oksim efirlərində allilasiya və Reformatski reaksiyaları üzrə yaxşı nəticələr əldə edilmişdir.

Ultrasonik Təşviq Edilən Organokatalitik Dərman Sintezi

Rogozińska-Szymczak və Mlynarski (2014) üzvi həlledicilər olmadan su üzərində α,β-doymamış ketonlara 4-hidroksikumarinin asimmetrik Maykl əlavə edilməsi haqqında məlumat verir. – üzvi ilkin aminlər və sonikasiya ilə katalizlənir. Enantiomer cəhətdən təmiz (S,S)-difeniletillendiamin tətbiqi ultrasəslə sürətləndirilən reaksiyalar vasitəsilə yaxşıdan əla məhsuldarlığa (73-98%) və yaxşı enantioselektivliyə (76%-ə qədər ee) malik bir sıra mühüm farmasevtik cəhətdən aktiv birləşmələr verir. Tədqiqatçılar hər iki enantiomerik formada antikoaqulyant warfarinin "su üzərində bərk maddələrin" meydana gəlməsi üçün effektiv sonokimyəvi protokol təqdim edirlər. Bu ekoloji cəhətdən təmiz orqanokatalitik reaksiya yalnız miqyaslı deyil, həm də hədəf dərman molekulunu enantiomerik cəhətdən təmiz formada verir.

Terpenlərin sonokimyəvi epoksidləşməsi

Charbonneau və başqaları. (2018) sonikasiya altında terpenlərin uğurlu epoksidləşməsini nümayiş etdirdi. Adi epoksidləşmə katalizatorun istifadəsini tələb edir, lakin sonikasiya ilə epoksidləşmə katalizatorsuz reaksiya kimi işləyir.
Limonen dioksid bioəsaslı polikarbonatların və ya izosiyanat olmayan poliuretanların inkişafı üçün əsas ara molekuldur. Sonikasiya çox qısa reaksiya müddətində terpenlərin katalizatorsuz epoksidləşməsinə imkan verir – eyni zamanda çox yaxşı məhsul verir. Ultrasəs epoksidləşmənin effektivliyini nümayiş etdirmək üçün tədqiqat qrupu limonenin epoksidləşməsini limonen dioksidlə müqayisə etdi, həm ənənəvi çalkalama, həm də ultrasəslə oksidləşdirici vasitə kimi yerində yaranan dimetil dioksirandan istifadə etdi. Bütün sonication sınaqları üçün Hielscher UP50H (50W, 30kHz) laboratoriya ultrasəs cihazı istifadə edilmişdir.

Limoneni 100% məhsuldarlıqla limonen dioksidə tamamilə çevirmək üçün tələb olunan vaxt otaq temperaturunda cəmi 4,5 dəqiqə idi. Müqayisə üçün, maqnit qarışdırıcıdan istifadə edərək ənənəvi qarışdırma istifadə edildikdə, limonen dioksidin 97% məhsuldarlığına çatmaq üçün tələb olunan vaxt 1,5 saat idi. α-pinenin epoksidləşməsi də hər iki qarışdırma texnikasından istifadə etməklə tədqiq edilmişdir. α-pinenin α-pinen oksidinə sonikasiya altında epoksidləşməsi 100% məhsuldarlıqla cəmi 4 dəqiqə tələb olundu, halbuki ənənəvi üsulla müqayisədə reaksiya müddəti 60 dəqiqə idi. Digər terpenlərə gəldikdə, β-pinen cəmi 4 dəqiqə ərzində β-pinen oksidinə çevrildi, farnezol isə 8 dəqiqə ərzində 100% triepoksid verdi. Limonen törəməsi olan karveol 98% məhsuldarlıqla karveol dioksidinə çevrildi. Dimetil dioksirandan istifadə edərək karvonun epoksidləşmə reaksiyasında 5 dəqiqə ərzində 7,8-karvon oksidi hasil etməklə çevrilmə 100% olmuşdur.
Sonokimyəvi terpen epoksidləşməsinin əsas üstünlükləri oksidləşdirici maddənin (yaşıl kimya) ekoloji cəhətdən təmiz təbiəti, eləcə də ultrasəs həyəcanı altında bu oksidləşməni həyata keçirən əhəmiyyətli dərəcədə azaldılmış reaksiya müddətidir. Bu epoksidləşmə üsulu ənənəvi qarışdırma zamanı 90 dəqiqə ilə müqayisədə cəmi 4,5 dəqiqə ərzində 100% limonen dioksid hasilatı ilə limonenin 100% çevrilməsinə nail olmağa imkan verdi. Bundan əlavə, reaksiya mühitində limonenin oksidləşmə məhsulları, məsələn, karvon, karveol və perrilil spirti aşkar edilməmişdir. α-pinenin ultrasəs altında epoksidləşməsi yalnız 4 dəqiqə tələb etdi, halqanın oksidləşməsi olmadan 100% α-pinen oksidi verdi. β-pinen, farnesol və karveol kimi digər terpenlər də çox yüksək epoksid məhsuldarlığına səbəb olan oksidləşmişdir.

sonochemical təsiri

Klassik üsullara alternativ olaraq, müxtəlif reaksiyaların sürətlərini artırmaq üçün sonokimyəvi əsaslı protokollar istifadə edilmişdir, nəticədə daha yumşaq şəraitdə reaksiya müddətində əhəmiyyətli bir azalma ilə məhsullar yaranmışdır. Bu üsullar daha ekoloji cəhətdən təmiz və davamlı olaraq təsvir edilmişdir və arzu olunan transformasiyalar üçün daha çox seçicilik və daha az enerji istehlakı ilə əlaqələndirilir. Bu cür metodların mexanizmi maye mühitdə baloncukların əmələ gəlməsi, böyüməsi və adiabatik çökməsi yolu ilə unikal təzyiq və temperatur şəraitini yaradan akustik kavitasiya fenomeninə əsaslanır. Bu təsir kütlə ötürülməsini yaxşılaşdırır və mayedə turbulent axını artırır, kimyəvi çevrilmələri asanlaşdırır. Tədqiqatlarımızda ultrasəsin istifadəsi yüksək məhsuldarlıq və saflıq ilə qısaldılmış reaksiya müddətində birləşmələrin istehsalına gətirib çıxardı. Bu cür xüsusiyyətlər farmakoloji modellərdə qiymətləndirilən birləşmələrin sayını artıraraq, optimallaşdırma prosesini sürətləndirməyə kömək etdi.
Bu yüksək enerjili giriş yalnız heterojen proseslərdə mexaniki təsirləri gücləndirə bilməz, həm də gözlənilməz kimyəvi növlərin əmələ gəlməsinə səbəb olan yeni reaktivliklərə səbəb olduğu bilinir. Sonokimyanı unikal edən, yüksək təzyiq/aşağı təzyiq dövrləri, çox yüksək temperatur diferensialları, yüksək kəsmə qüvvələri və maye səbəbiylə mikro-baloncuq mühitinin yerli məhdud məkanında fövqəladə təsirlər yaradan əlamətdar kavitasiya fenomenidir. axın.

Sonokimyəvi Təşviq edilmiş Organokatalitik Reaksiyaların Üstünlükləri

Sonokimyəvi təsirlər kimyəvi reaksiyaların əhəmiyyətli dərəcədə intensivləşməsini göstərdiyi üçün sonikasiya üzvi sintez və katalizdə getdikcə daha çox istifadə olunur. Xüsusilə ənənəvi üsullarla (məsələn, qızdırma, qarışdırma) müqayisə edildikdə, sonokimya daha səmərəli, rahat və dəqiq idarə olunur. Sonication və sonokimya daha yüksək məhsuldarlıq, birləşmələrin artan təmizliyi və seçicilik, daha qısa reaksiya müddətləri, aşağı xərclər, həmçinin sonokimyəvi prosedurun işləməsi və idarə edilməsində sadəlik kimi bir sıra əsas üstünlüklər təklif edir. Bu faydalı amillər ultrasəs köməyi ilə kimyəvi reaksiyaları nəinki daha təsirli və qənaətcil edir, həm də ətraf mühitə uyğundur.
Çoxsaylı üzvi reaksiyaların sonikasiyadan istifadə etməklə daha qısa reaksiya müddətində və/yaxud daha yumşaq şəraitdə daha yüksək məhsuldarlıq verdiyi sübut edilmişdir.

Ultrasonication Sadə One-Pot Reaksiyalar üçün imkan verir

Sonication, struktur cəhətdən müxtəlif birləşmələrin sintezini təmin edən bir qazan reaksiyaları kimi çoxkomponentli reaksiyaları başlamağa imkan verir. Bu cür tək-qablı reaksiyalar yüksək ümumi səmərəlilik və onların sadəliyi üçün qiymətləndirilir, çünki ara məhsulların izolyasiyası və təmizlənməsi tələb olunmur.

Ultrasəs dalğalarının asimmetrik orqanokatalitik reaksiyalara təsiri faza köçürmə katalizləri, Hek reaksiyaları, hidrogenləşmə, Mannix reaksiyaları, Barbier və Barbier reaksiyaları, Diels-Alder reaksiyaları, Suzuki birləşmə reaksiyaları və Micheal əlavələri daxil olmaqla müxtəlif reaksiya növlərində uğurla tətbiq edilmişdir.

Organokatalitik reaksiyanız üçün ideal ultrasəs cihazı tapın!

Yüksək performanslı, yüksək keyfiyyətli ultrasəs avadanlığına gəldikdə Hielscher Ultrasonics sizin etibarlı tərəfdaşınızdır. Hielscher sonokimyəvi tətbiqlər üçün ən müasir ultrasəs zondlarını, reaktorlarını və kubok buynuzlarını dizayn edir, istehsal edir və paylayır. Bütün avadanlıqlar Almaniyanın Teltow şəhərində (Berlin yaxınlığında) baş ofisimizdə üstün keyfiyyət üçün ISO sertifikatlı prosedurlar və alman dəqiqliyi ilə istehsal olunur.
Hielscher ultrasəs cihazının portfeli kompakt laboratoriya ultrasəs cihazından tutmuş geniş miqyaslı kimyəvi istehsal üçün tam sənaye ultrasəs reaktorlarına qədərdir. Zondlar (həmçinin sonotrodlar, ultrasəs buynuzları və ya ucları kimi tanınır), gücləndirici buynuzlar və reaktorlar çoxsaylı ölçülərdə və həndəsələrdə asanlıqla mövcuddur. Tələblərinizə uyğun olaraq fərdiləşdirilmiş versiyalar da hazırlana bilər.
Hielscher Ultrasonics ildən’ ultrasəs prosessorları kiçik laboratoriya cihazlarından toplu və axın kimyası tətbiqləri üçün böyük sənaye prosessorlarına qədər istənilən ölçüdə mövcuddur, yüksək performanslı sonikasiya istənilən reaksiya qurğusunda asanlıqla həyata keçirilə bilər. Ultrasəs amplitüdünün dəqiq tənzimlənməsi – sonokimyəvi tətbiqlər üçün ən əhəmiyyətli parametrdir – Hielscher ultrasonicators-u aşağıdan çox yüksək amplitüdlərdə işləməyə və spesifik kimyəvi reaksiya sisteminin lazım olan ultrasəs proses şərtlərinə uyğun olaraq amplitüdünü dəqiq tənzimləməyə imkan verir.
Hielscher-in ultrasəs generatoru, avtomatik məlumat protokolu ilə ağıllı bir proqram təminatına malikdir. Ultrasonik enerji, temperatur, təzyiq və vaxt kimi bütün vacib işləmə parametrləri cihaz işə düşər-bitməz avtomatik olaraq quraşdırılmış SD karta saxlanılır.
Proses monitorinqi və məlumatların qeyd edilməsi fasiləsiz proses standartlaşdırma və məhsulun keyfiyyəti üçün vacibdir. Avtomatik olaraq qeyd olunan proses məlumatlarına daxil olaraq əvvəlki sonikasiya işlərini yenidən nəzərdən keçirə və nəticəni qiymətləndirə bilərsiniz.
Digər istifadəçi dostu xüsusiyyət, rəqəmsal ultrasəs sistemlərimizin brauzer uzaqdan idarə edilməsidir. Uzaq brauzer nəzarəti vasitəsilə ultrasəs prosessorunuzu hər yerdən uzaqdan işə sala, dayandıra, tənzimləyə və izləyə bilərsiniz.
Oraqnokatalitik sintez reaksiyanızı təkmilləşdirə biləcək yüksək performanslı ultrasəs homogenizatorlarımız haqqında daha çox öyrənmək üçün indi bizimlə əlaqə saxlayın!

Aşağıdakı cədvəldə bizim ultrasonicators təxmini emal gücü bir göstəriş verir: