Ултразвуково промотирана реакция на добавяне на Майкъл
Асиметричните реакции на Майкъл са вид органокаталитични реакции, които могат да се възползват много от ултразвука. Реакцията на Майкъл или добавката на Майкъл се използва широко за химични синтези, където въглерод-въглеродни връзки се образуват при меки условия. Ултразвукът и неговите сонохимични ефекти са много ефективни за стимулиране и насърчаване на реакциите на Майкъл, което води до по-високи добиви, значително намалено време за реакция и в същото време допринасят за екологична зелена химия.
Сонохимия и допълнението на Майкъл
Сонохимията е добре установена с благоприятното си въздействие върху химичните реакции – Често води до по-високи добиви, ускорена скорост на реакция, по-меки, екологични условия, както и пестене и лесна работа. Това означава, че сонохимията е ефективен и безобиден метод за активиране, насърчаване и задвижване на синтетични и каталитични химични реакции. Механизмът на ултразвуковата обработка и сонохимията се основава на явлението акустична кавитация, която индуцира уникални условия на много високо налягане и температура чрез насилствено срутване на мехурчета в течна среда. Ефектите от ултразвуковата или акустичната кавитация инициират реакции чрез въвеждане на висока енергия, подобряват преноса на маса, като по този начин улесняват химичните трансформации.
Реакцията на Майкъл или добавката на Майкъл е нуклеофилното добавяне на карбанион или друг нуклеофил към α,β-ненаситено карбонилно съединение, което съдържа електрон-изтегляща група. Реакцията на Михаил е групирана в по-големия клас спрегнати допълнения. Ценен като един от най-полезните методи за леко образуване на въглерод-въглеродни връзки, добавката на Майкъл се използва широко за органичен синтез на многообразни вещества. Съществуват много асиметрични варианти на добавката на Майкъл, които са вид органокаталитични реакции.
- Бърза скорост на реакция
- по-високи добиви
- Екологична, зелена химия
- Пестене и лесно боравене
Сонокатализа и основна глина катализираха добавянето на имидазол от Майкъл
Martin-Aranda et al. (2002) се възползват от ултразвука и неговите сонохимични ефекти, за да разработят нов начин на синтез на N-заместени имидазолни производни 21 чрез добавяне на имидазол към етилакрилат, катализиран от основни глини, а именно Li+ и Cs+ монтморилонити. С помощта на ултразвуково активиране имидазолът се кондензира с етилакрилат, като се използват двете основни глини – Li+ и Cs+ монтморилонити. Алкалните глини като Li+ и Cs+ монтморилонити са активни и много селективни катализатори при ултразвук, като по този начин показват положителни ефекти върху добавянето на имидазол към етилакрилат. Сонохимично насърчаваната катализа насърчава и подобрява образуването на N-заместени имидазолни производни в сравнение с други конвенционални реакции на термично нагряване. Преобразуването се увеличава с основността на глините и времето за ултразвук. Добивът е по-висок, когато се използва Cs+ монтморилонити в сравнение с Li+, което може да се обясни с по-високата основност. (Вижте схемата за реакция по-долу)
Друго ултразвуково подпомагано допълнение на Майкъл е силициевата сярна киселина, насърчавана катализата на индола. Li et al. (2006) реагират силициева сярна киселина и α,β-ненаситени кетони под ултразвук, за да получат добивите на β-индолилкетони от 50–85% при стайна температура.
Реакции на Аза-Майкъл без разтворители и катализатори
Конюгираното добавяне на амини към конюгирани алкени – известна като реакция аза-Майкъл – е химическа ключова стъпка за синтеза на различни сложни природни продукти, антибиотици, А-амино алкохоли и хирални спомагателни вещества. Доказано е, че ултразвукът е в състояние да насърчи такава реакция на добавяне на аза-Майкъл в условия без разтворители и катализатори.
Лесно добавяне на фероцениленони с алифатни амини може да се проведе в сонохимично насърчавана реакция без използване на разтворители и катализатори при стайна температура. Тази сонохимична добавка на Майкъл може да си позволи 1-фероценил-3-аминокарбонилни съединения в бърз процес, даващ високи добиви, което е ефективно и в реакцията аза-Майкъл на други α,β-ненаситени карбонилни съединения като халкон, карбоксилен естер и др. Тази сонохимична реакция е не само много проста и лесна за работа, но е и бърз, екологичен и евтин процес, които са атрибути на зелената химия. (Yang et al., 2005)
Изследователската група на Баник разработва друг прост, ясен, бърз, водно-медииран протокол без катализатор за реакцията на добавяне на аза-Майкъл на няколко амина към α,β-ненаситени карбонилни съединения с помощта на ултразвук. Сонохично индуцираното добавяне на няколко амина към α,β-ненаситени кетони, естери и нитрили се извършва много ефективно както във вода, така и при условия без разтворители. При този метод не са използвани катализатори или твърди опори. Забележително повишаване на скоростта на реакцията се наблюдава във вода при ултразвуков индуциран метод. Тази екологична процедура осигурява чисто образуване на продуктите с повишена селективност. (Bandyopadhyay et al., 2012)
Ултразвукови сонди и реактори за сонохимични реакции
Усъвършенстваният хардуер и интелигентният софтуер на ултразвуковите апарати Hielscher са проектирани да гарантират надеждна сонохимична обработка, например извършване на реакции на органичен синтез и катализа с възпроизводими резултати и по удобен за потребителя начин.
Ултразвуковите системи на Hielscher се използват по целия свят за сонохимични процеси, включително органични синтетични реакции като добавките на Михаел, реакцията на Манних, реакцията на Дийлс-Алдер и много други реакции на свързване. Доказано надеждни за синтез на висококачествени химически продукти, ултразвуковите апарати Hielscher се използват не само в лабораторни условия, но и в промишленото производство. Поради своята здравина и ниска поддръжка, нашите ултразвукови уреди обикновено се инсталират за тежки приложения и в взискателни среди.
Ултразвуковите процесори на Hielscher за сонохимични синтези, катализи, кристализация и други реакции вече са инсталирани по целия свят в търговски мащаб. Свържете се с нас сега, за да обсъдим вашия сонохимически производствен процес! Нашият опитен персонал ще се радва да сподели повече информация за пътя на сонохимичния синтез, ултразвуковите системи и цените!
- висока ефективност
- Най-съвременна технология
- надеждност & Стабилност
- партида & Вградени
- за всеки обем
- Интелигентен софтуер
- интелигентни функции (напр. протоколиране на данни)
- CIP (почистване на място)
Таблицата по-долу ви дава представа за приблизителния капацитет на обработка на нашите ултразвукови апарати:
Обем на партидата | Дебит | Препоръчителни устройства |
---|---|---|
1 до 500 мл | 10 до 200 мл/мин | UP100H |
10 до 2000 мл | 20 до 400 мл/мин | UP200Ht, UP400St |
0.1 до 20L | 0.2 до 4 л/мин | UIP2000hdT |
10 до 100L | 2 до 10 л/мин | UIP4000hdT |
Н.А. | 10 до 100 л/мин | UIP16000 |
Н.А. | Голям | Клъстер от UIP16000 |
Свържете се с нас! / Попитайте ни!
Литература / Препратки
- Martín-Aranda, Rosa; Ortega-Cantero, E.; Rojas-Cervantes, M.; Vicente, Miguel Angel; Bañares-Muñoz, M.A. (2002): Sonocatalysis and Basic Clays. Michael Addition Between Imidazole and Ethyl Acrylate. Catalysis Letters. 84, 2002. 201-204.
- Ji-Tai Li; Hong-Guang Dai; Wen-Zhi Xu; Tong-Shuang Li (2006): Michael addition of indole to α,β-unsaturated ketones catalysed by silica sulfuric acid under ultrasonic irradiation. Journal of Chemical Research 2006. 41-42.
- Jin-Ming Yang, Shun-Jun Ji, Da-Gong Gu, Zhi-Liang Shen, Shun-Yi Wang (2005): Ultrasound-irradiated Michael addition of amines to ferrocenylenones under solvent-free and catalyst-free conditions at room temperature. Journal of Organometallic Chemistry, Volume 690, Issue 12, 2005. 2989-2995.
- Debasish Bandyopadhyay, Sanghamitra Mukherjee, Luis C. Turrubiartes, Bimal K. Banik (2012): Ultrasound-assisted aza-Michael reaction in water: A green procedure. Ultrasonics Sonochemistry, Volume 19, Issue 4, 2012. 969-973.
- Piotr Kwiatkowski, Krzysztof Dudziński, Dawid Łyżwa (2013): “Non-Classical” Activation of Organocatalytic Reaction. In: Peter I. Dalko (Ed.), Comprehensive Enantioselective Organocatalysis: Catalysts, Reactions, and Applications. John Wiley & Sons, 2013.
- 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.