Kliknite na Kemiju – Kako poboljšati reakcije klika sa sonicacijom
Hemijske reakcije kao što su reakcije azid-alkin cikloadicije (CuAAC) katalizirane bakrom mogu imati velike koristi od primjene ultrazvuka snage. Sonohemijski efekti povećavaju prinos i stopu konverzije. Pored toga, ukupna efikasnost hemijskih reakcija klikova je poboljšana. Kao tehnika zelene hemije, ultrazvučnost doprinosi efikasnijim i ekološki prihvatljivijim hemijskim reakcijama.
Ultrazvučno promovirana cikloadicija katalizirana bakrom
Cikloadicija azida-alkina katalizirana bakrom (CuAAC) poznata je kao najvažniji i najistaknutiji primjer hemijskih reakcija klika. Cravotto i kolege sa Univerziteta u Torinu (Italija) razvili su protokol za ultrazvučnu reakciju 1,3-dipolarne cikloadicije azida i alkina koristeći metalni bakar (Cu) kao katalizator. Azido grupa je voljni učesnik u ovoj vrsti organske reakcije. Kapacitet spajanja azido grupe sa alkinima je značajno poboljšan u prisustvu Cu(I) i Sonikacija podstiče reakciju klika.
Ultrazvučni reaktor Ultrazvučni sistem UP200St za pojačane hemijske reakcije u hemiji klika.
- Poboljšan kapacitet spajanja
- veće prinose
- brže reakcije
- Poboljšana kinetike reakcije
- Zelena hemija
- jednostavan & siguran rad
Sonohemijski poboljšana hemija klika: Cikloadicija katalizovana bakrom sa fenilacetilenom je poboljšana ultrazvučnošću.
(Studija i grafika: © Cintas et al., 2010)
Prednosti sonohemijskih reakcija
Ultrazvučna sinteza (sonosinteza) se pojavila kao jedna od najcjenjenijih tehnika intenziviranja u hemiji zbog višestrukih prednosti. Sonohemijski promovisane reakcije odlikuju se konvencionalnim uznemirenim ili termalnim metodama u pogledu brzine reakcije, prinosa, operativne jednostavnosti, čistoće proizvoda, energetske efikasnosti itd. Naučno je dokazano da upotreba ultrazvuka može da podstakne hemijske reakcije, a može smanjiti vreme reakcije, kao i neželjene neželjene reakcije. Kao alternativni zeleni izvor energije, sonicacija čini mnoge hemijske reakcije ekološki prihvatljivijim jer je potrebno manje reaktanata, blažih rastvarača i manje energije.
Sonohemijske organske reakcije katalizirane bakrom
Blagotvorni efekti ultrazvuka i sonohemije na reakcije koje uključuju metale su dobro poznati. Sonikacija potiče mehaničko uklanjanje pasivnih slojeva i poboljšava prijenos mase i prijenos elektrona iz metala u organski akceptor.
Sinteza klikova uz pomoć ultrazvuka primijenjena je za pripremu širokog spektra 1,4-disupstituiranih derivata 1,2,3-triazola, počevši i od malih molekula i oligomera, kao što su ciklodekstrini (CD). Koristeći ovaj efikasan i zeleniji protokol, svi adukti se mogu sintetizirati za 2-4 sata (uključujući pregled i isključujući karakterizaciju). Pokazalo se da hemija klikova može direktno povezati hemiju sa biologijom, čime postaje prava interdisciplinarna reakcija sa izuzetno širokom primenljivošću.
(cf. Cintas et al., 2010.)
Zatvoreni ultrazvučni reaktor za sonohemijske reakcije, npr. u hemiji klika.
Hemija klikova koja štedi vreme zbog ultrazvučno ubrzane kinetike reakcije
Primena ultrazvuka može ubrzati spore hemijske reakcije, koje obično traju nekoliko sati u serijskom režimu. Zbog značajno poboljšane kinetike reakcije, vrijeme reakcije se može smanjiti na nekoliko minuta. Korišćenje ultrazvučnog reaktora protoka može značajno poboljšati prinose, uštedu vremena i time rezultirati velikom efikasnošću konvencionalno sporih sinteza.
Ultrazvučni efekti visokih performansi za sonohemijski poboljšane reakcije klikanja
Hielscher Ultrasonics dizajnira, proizvodi i distribuira ultrazvučnike visokih performansi, sonohemijske reaktore i pribor za sofisticirane sonohemijske procese. Sa ultrazvučnim procesorima u rasponu od 50 vati do 16.000 vati po sondi (sonotroda / rog), Hielscher je u mogućnosti da vam ponudi najpogodnije sonohemijsko podešavanje za vašu hemijsku reakciju.
Hielscher ultrazvučnici su poznati po svom kvalitetu, pouzdanosti i robusnosti. Hielscher Ultrasonics je ISO sertifikovana kompanija i poseban akcenat stavlja na ultrazvučnike visokih performansi koji sadrže najsavremeniju tehnologiju i jednostavnost korišćenja. Naravno, Hielscher ultrazvučni atori su usklađeni sa CE i ispunjavaju zahteve UL, CSA i RoHs.
Tabela u nastavku daje naznaku približan kapacitet prerade naših ultrasonicators:
| Batch Volumen | protok | Preporučeni uređaji |
|---|---|---|
| 1 do 500ml | 10 do 200ml / min | UP100H |
| 10 do 2000mL | 20 do 400mL / min | Uf200 ः t, UP400St |
| 00,1 do 20L | 00,2 do 4L / min | UIP2000hdT |
| 10 do 100l | 2 do 10L / min | UIP4000hdT |
| 15 do 150 l | 3 do 15 l/min | UIP6000hdT |
| N / A. | 10 do 100L / min | UIP16000 |
| N / A. | veći | klaster UIP16000 |
Kontaktiraj nas! / Pitajte nas!
Hielscher Ultrasonics proizvodi ultrazvučne homogenizatore visokih performansi za miješanje aplikacija, disperziju, emulgaciju i ekstrakciju na laboratorijskim, pilotskim i industrijskim skalama.
Književnost/reference
- Cintas, Pedro; Barge, Alessandro; Tagliapietra, Silvia; Boffa, Luisa; Cravotto, Giancarlo (2010): Alkyne-azide click reaction catalyzed by metallic copper under ultrasound. Nature Protocols 5, 2010. 607-16.
- El-bendary, M.M.; Saleh, T.S.; Al-Bogami, A.S. (2018): Ultrasound Assisted High-Throughput Synthesis of 1,2,3-Triazoles Libraries: A New Strategy for “Click” Copper-Catalyzed Azide-Alkyne Cycloaddition Using Copper(I/II) as a Catalyst. Catalysis Letters 148, 2018. 3797–3810.
- Nobel Prize Committee: The click reaction that changed chemistry.
- Andrijana Mescic; Anita Salic; Tomislav Gregoric; Bruno Zelic; Silvana Raic- Malic (2017): Continuous flow-ultrasonic synergy in click reactions for the synthesis of novel 1,2,3-triazolyl appended 4,5-unsaturated l-ascorbic acid derivatives. RSC Advances 7, 2017. 791-800.
- Salvatore Marullo, Francesca D’Anna, Carla Rizzo, Renato Noto, (2015): The ultrasounds–ionic liquids synergy on the copper catalyzed azide–alkyne cycloaddition between phenylacetylene and 4-azidoquinoline. Ultrasonics Sonochemistry, Vol. 23, 2015. 317-323.
- Arafa, Wael & Nayl, A.A. (2019): Water as a solvent for Ru‐catalyzed click reaction: Highly efficient recyclable catalytic system for triazolocoumarins synthesis. Applied Organometallic Chemistry 2019.
Činjenice vredi znati
Dobitnici Nobelove nagrade za hemiju 2022
Hemija klika, koju su skovali Sharpless i saradnici 2001. godine, koncept je predložen za klasu gotovo savršenih reakcija koje su visoko efikasne sa visokom atomskom ekonomijom, širokim opsegom i stereospecifičnim (ali ne nužno enantioselektivnim), generiraju samo neuvredljive nusproizvode koji se mogu lako ukloniti, i zahtijevaju samo jednostavne uslove reakcije, kao i lako dostupne reaktante i jednostavne procedure izolacije proizvoda.
Hielscher Ultrasonics proizvodi ultrazvučne homogenizatore visokih performansi od laboratorija u industrijske veličine.