Sonochemically Təkmilləşdirilmiş Diels-Alder Reaksiyaları

Diels-Alder reaksiyaları kimyəvi sintezlər üçün geniş istifadə olunur, burada atomik karbon-karbon bağları yaranmalıdır. Ultrasonication və onun sonokimyəvi təsirləri yüksək məhsuldarlıq, əhəmiyyətli dərəcədə azaldılmış reaksiya müddəti və eyni zamanda ətraf mühitə uyğun yaşıl kimyanın bir hissəsi olan Diels-Alder reaksiyalarını idarə etmək və təşviq etməkdə yüksək effektivdir.

Yaşıl Kimya üçün Sonokimyəvi cəhətdən Təkmilləşdirilmiş Diels-Qızılağac Reaksiyasi

Diels-Alder reaksiyaları karbon atomları arasında bağların əmələ gəldiyi kimyəvi reaksiyalardır. Diels-Alder reaksiyası termal olaraq icazə verilən [4+2] sikloyüklənmə kimi təsnif edilir._π4_s + _π2_s]. Ultrasəs köməyi ilə üzvi sintez reaksiya dərəcələrini, məhsuldarlığı və reaksiyaların seçiciliyini artıran yaşıl və səmərəli sintetik marşrut olduğundan, sonication laboratoriyalarda və sənaye istehsalında geniş istifadə olunan sadə və etibarlı bir texnikadır. Çox vaxt sonokimyəvi şəkildə təşviq edilən marşrut, kəskin temperatur və təzyiq şərtlərini tələb edən ətraf mühit şəraitində üzvi transformasiyanı asanlaşdırır, bu da enerji xərclərinə qənaət etməyə kömək edir və kimyəvi sintezi qənaət proseduruna çevirir.

Dərin Eutektik Həlledicilərdən istifadə edərək Ultrasəs Diels-Qızılağac Reaksiyasi

Dərin evtektik həlledicilər (DES) evtektik qarışıq meydana gətirən Lewis və ya Bronsted turşularının və əsaslarının məhlullarıdır. Dərin evtektik həlledicilər yanmaz olduğundan, aşağı buxar təzyiqinə və toksikliyə malik olduğundan və çox vaxt təbii birləşmələrdən hazırlandığından, onlar qoruyucu, daha ətraf mühitə uyğun həlledici alternativdir. Ultrasonikasiya və dərin eutektik həlledicilərin sinerji ilə birlikdə işlədiyi məlumdur və buna görə də kimyəvi sintez, eləcə də ultrasəs hasilatı üçün istifadə olunur. Dərin evtektik həlledicilərin istifadəsi ultrasəs ilə təşviq edilən Diels-Alder reaksiyalarında da faydalıdır. Məsələn, sonikasiya həm ənənəvi istilik, həm də ultrasəs aktivləşdirmə altında dərin evtektik həlledicilərdə (DES) dienin təbiətini dəyişdirərək, N-etilmaleimiddən dienofil kimi istifadə edərək Diels-Alder reaksiyasını təşviq etmək üçün istifadə olunur.
Dərin evtektik həlledicilərlə birlikdə ultrasəs aktivləşdirməsindən istifadə kəskin şəkildə azaldılmış reaksiya vaxtlarında yaxşı məhsuldarlığı təmin etməklə faydalı olduğunu sübut etdi.

Ultrasonik olaraq təkmilləşdirilmiş Diels-Alder reaksiyası.Marullo və digərlərindən uyğunlaşdırılmış sxem, 2020

DES və Sonication istifadə edərək Diels-Alder Reaksiyasının Ümumi Proseduru

Ultrasonik olaraq təşviq edilən Diels-Alder reaksiyaları, ultrasəs zondu (sonotrode? buynuz) reaksiya qabına daxil edilərək həyata keçirildi. 0,5 sm diametrli bir ultrasəs zondu istifadə edərək, nominal çıxış gücü 70 W idi. Reaksiyalar 40 ° C-də 5 saniyə ON və 20 saniyə OFF dövrləri ilə sonikasiya inpuls rejimi tətbiq edilərək aparıldı. Ultrasonik olaraq gücləndirilmiş Diels-Alder reaksiyası səssiz şəraitə nisbətən daha qısa müddətdə yaxşı məhsuldarlıq verdi (sonokimyəvi və səssiz reaksiyalar üçün müvafiq olaraq 70 dəqiqə və 24 saat).
Sonokimyəvi intensivləşdirilmiş Diels-Alder reaksiyasının enerji səmərəliliyini qiymətləndirmək üçün səssiz və ultrasəslə dəstəklənən Diels-Alder reaksiyası üçün enerji istehlakı müqayisə edilmişdir. Hesablamalar səssiz reaksiya üçün 35,094 kJ/q və ultrasəs yardımlı reaksiya üçün (70 Vt xalis enerji çıxış gücünə malik ultrasəs buynuz) müvafiq olaraq 28,4 kJ/q sərf etmişdir. Bu, sonokimyəvi şəkildə idarə olunan Diels-Alder reaksiyası üçün qənaət olunan enerjinin 99% -i ilə nəticələnir. Bütün bu müşahidələr dərin eutektik həlledicilərin (DES) və ultrasəs şüalanmasının birgə istifadəsinin Diels-Alder reaksiyası kimi mühüm sintetik proseslər üçün səmərəli və enerjiyə qənaət edən metodologiya olduğunu qəti şəkildə göstərir. (Marullo və başqaları, 2020)

Sonikasiya ilə birlikdə müxtəlif dərin evtektik həlledicilərin təsiri

Dərin evtektik həlledicilər [ChCl]: [Fru] və [TBACl]: [EG] həlledicilər kimi istifadə edildikdə ultrasəslə təşviq edilən Diels-Alder reaksiyası üçün ən yaxşı nəticələr əldə edilmişdir. Həlledicilər kimi [ChCl]:[Fru] və [TBACl]:[EG]-dən istifadə reaksiya müddətində əhəmiyyətli azalmalara, həmçinin məhsuldarlığın əhəmiyyətli dərəcədə yaxşılaşmasına səbəb oldu ([TBACl] üçün:[EG] 73% və 87% və [ChCl üçün] ]:[Fru] səssiz və sonokimyəvi şəraitdə müvafiq olaraq 23 və 75%).
Bəzi hallarda, yəni [TBPCl]:[EG], [ChCl]:[Gly] və [AcChCl]:[EG] həlledicilər kimi istifadə edildikdə, məhsuldarlıq səssiz şəraitdə əldə edilənlərlə müqayisə edilə bilər, lakin kimyəvi proses hələ də sonikasiya ilə kəskin şəkildə təkmilləşdirilir.
Sonication aşağı buxar təzyiqi və ion mayeləri (ILs) kimi özlü həlledicilərlə çox yaxşı işləyir, çünki bu şərtlər daha qeyri-kavitasiya effektlərinin yaranmasına kömək edir. Dərin evtektik həlledicilər ion mayeləri ilə oxşar fiziki xüsusiyyətlərə malik olduğundan, onlar ultrasəslə birlikdə istifadə edilə bilər. Dərin evtektik həlledicilərin (DES) və sonikasiyanın birgə qarşılıqlı təsiri Diels-Alder reaksiyasının enerji tələbatını əhəmiyyətli dərəcədə azaldır. Reaksiya müddətində 24 saatdan 70 dəqiqəyə qədər nəzərəçarpacaq dərəcədə azalmalar müşahidə oluna bilər, eyni zamanda çox yaxşı məhsuldarlıq əldə edilir. Prosesin səmərəliliyinə gəldikdə, bu o deməkdir ki, dərin eutektik həlledicilərin (DES) və ultrasəsləşdirmənin birgə istifadəsi səssiz şəraitdə olduğundan 10 dəfə yüksək miqdarda materialı emal etməyə imkan verir. (Marullo və başqaları, 2020)

Oksabisiklik alkenlərin ultrasəs Diels-Qızılağac reaksiyası

Wei və həmkarları (2004) ultrasəsləmənin dimetil asetilendikarboksilat (DMAD) və dimetil maleat kimi reaktiv dienofillərlə əvəz edilmiş furanların Diels-Alder reaksiyasını yaxşı məhsuldarlıqla funksionallaşdırılmış oxabisiklik alkenlər verdiyini göstərdi. DMAD ilə 2-vinil furanların regiospesifik furano Diels-Alder siklo yüklənməsinin ultrasəslə təşviq edilmiş reaksiyası yaxşı məhsuldarlıqla funksionallaşdırılmış oxabisiklik alkenləri təmin etdi.

Sonochemically Təkmilləşdirilmiş Cycloaddition Reaksiyalar

Bravo və həmkarları (2006) reaksiya mühiti kimi imidazolium əsaslı ion mayesində ya siklopentadien, ya da 1,3-sikloheksadien ilə karbonildinofilləri əhatə edən bir sıra sonokimyəvi sikloyüklənmələri təsvir etdilər. Onlar ultrasəsləşdirmənin müvafiq səssiz reaksiyalarla müqayisədə daha yüksək məhsuldarlığa və/yaxud reaksiya vaxtlarının azalmasına səbəb olan bu sikloyüklənmə reaksiyalarını effektiv şəkildə yaxşılaşdırdığını nümayiş etdirdilər. Məsələn, metil vinil keton və ya akrolein kimi sadə α,β- doymamış dienofillər üçün ultrasəs aktivləşdirmənin təsiri açıqdır. Məsələn, metil vinil keton yumşaq sonikasiyadan sonra 1 saat ərzində 89% məhsul verir, səssiz reaksiya isə eyni reaksiya müddətində yalnız 52% verir.

Sonochemically Təşviq Diels-Alder Reaksiyalar üçün hər hansı Ölçüdə Ultrasonicators

Hielscher Ultrasonics, sintez və kataliz reaksiyaları kimi kimyəvi sistemlərə inteqrasiya üçün yüksək performanslı ultrasəs prob tipli homogenizatorlar və sonokimyəvi avadanlıqları dizayn edir, istehsal edir və paylayır. Hielscher ultrasəs cihazları kimyəvi reaksiyaları təşviq etmək, gücləndirmək, sürətləndirmək və təkmilləşdirmək üçün etibarlı vasitə kimi dünyada istifadə olunur.
Hielscher Ultrasonics’ ultrasəs prosessorları kiçik laboratoriya cihazlarından toplu və axın kimyası tətbiqləri üçün böyük sənaye prosessorlarına qədər istənilən ölçüdə mövcuddur. Ultrasəs amplitüdünün dəqiq tənzimlənməsi – sonokimyəvi tətbiqlər üçün ən vacib parametrdir – Hielscher ultrasəs aparatlarını aşağıdan çox yüksək amplitüdlərdə işlətməyə və xüsusi kimyəvi reaksiya sisteminin tələb olunan ultrasəs proses şərtlərinə tam olaraq amplitüdü tənzimləməyə imkan verir.
Hielscher’s ultrasonic generator feature a smart software with automatic data protocolling. All important processing parameters such as ultrasonic energy, temperature, pressure and time are automatically stored onto a built-in SD-card as soon as the device is switched on.
Prosesin monitorinqi və məlumatların qeydi prosesin davamlı standartlaşdırılması və məhsulun keyfiyyəti üçün vacibdir. Avtomatik qeydə alınan proses məlumatlarına daxil olmaqla, siz əvvəlki sonikasiya işlərini nəzərdən keçirə və nəticəni qiymətləndirə bilərsiniz.
Başqa bir istifadəçi dostu xüsusiyyət bizim rəqəmsal ultrasəs sistemlərimizin brauzerin uzaqdan idarə edilməsidir. Uzaqdan brauzer idarəetməsi vasitəsilə siz istənilən yerdən uzaqdan ultrasəs prosessorunuzu işə sala, dayandıra, tənzimləyə və nəzarət edə bilərsiniz.
Diels-Alder reaksiyaları, Mannich reaksiyaları və ya Michael əlavəsi kimi üzvi sintez reaksiyanızı təkmilləşdirə biləcək yüksək performanslı ultrasəs homogenizatorlarımız haqqında daha çox məlumat əldə etmək üçün indi bizimlə əlaqə saxlayın!

Aşağıdakı cədvəl ultrasəs cihazlarımızın təxmini emal qabiliyyətinin göstəricisini verir: