Sonohemijski poboljšane Mannich reakcije
Mannichove reakcije su važne reakcije stvaranja veze ugljik-ugljik, koje se široko koriste u industrijama kao što su farmaceutska proizvodnja i sinteza prirodnih proizvoda. Dok je većina Mannichovih reakcija u jednoj posudi vrlo spora, pozitivni efekti ultrazvučne obrade na Mannichove reakcije brzo su implementirani kako bi se poboljšao prinos i brzina reakcije, kao i smanjilo tradicionalno dugo vrijeme reakcije na kratku proceduru u Mannichovim reakcijama. .
Sonohemija i njene prednosti u Mannichovim reakcijama
Mannichova reakcija je jedna od najvažnijih reakcija stvaranja veze ugljik-ugljik u organskoj sintezi, jer daje sintetički i biološki važne 𝛽-aminokarbonilne spojeve, koji su važni međuprodukti za izgradnju različitih prirodnih proizvoda i lijekova koji sadrže dušik.
Dokazano je da ultrazvučno zračenje i time generisani sonohemijski efekti drastično ubrzavaju kinetiku reakcije u Mannichovim reakcijama, npr. sa 13-strukim smanjenjem vremena reakcije sa 20h na 1,5h.

Ultrazvučna obrada poboljšava Mannichovu reakciju u jednom loncu ketona, aldehida i amina kataliziranu katalizatorom sulfaminske kiseline.
Shema prilagođena od Zeng et al., 2009
- Značajno ubrzano vrijeme reakcije
- Veći prinosi
- Precizno kontrolisani uslovi
- Kontrola temperature
- Batch i in-line
- Zelena hemija
Ultrazvučna Mannich reakcija 𝛽-aminokarbonilnih spojeva
Sulfamska kiselina (NH2SO3H, SA) korišten je kao efikasan, jeftin, netoksičan i reciklirajući zeleni katalizator za Mannichovu reakciju aldehida sa ketonima i aminima uz pomoć ultrazvuka. Ovaj ultrazvučni protokol ima prednosti visokog prinosa, blagog stanja, bez zagađenja okoline i jednostavnih procedura obrade. Ono što je najvažnije, beta-aminokarbonilna jedinjenja sa orto-supstituisanim aromatičnim aminima se po prvi put dobijaju u prihvatljivim do dobrim prinosima ovom metodologijom.
Ispitana je sulfaminska kiselina kao katalizator i 10 mol% sulfaminske kiseline je bilo dovoljno da se reakcija u potpunosti dovede do prinosa od 95% u značajno ubrzanom vremenu reakcije od 1,5h (u poređenju sa mešanjem velikom brzinom, koje je postiglo samo 85% prinosa za cca. 20h). Ovo naglašava dobro utvrđenu činjenicu da moćni ultrazvuk i sonohemija ubrzavaju organske reakcije. Tabela ispod pokazuje značajne prednosti ultrazvučne obrade u odnosu na brzo miješanje za Mannichove reakcije.
Sonohemijska oprema visokih performansi za Mannichove reakcije
Sonohemijska oprema za sintezu i katalizu hemijskih proizvoda kao što su aminokarbonilna jedinjenja i drugi intermedijeri lako je dostupna u bilo kojoj veličini – od kompaktnih laboratorijskih ultrazvučnih aparata do potpuno industrijskih ultrazvučnih reaktora. Hielscher Ultrasonics dizajnira, proizvodi i distribuira ultrasonikatore velike snage. Svi ultrazvučni sistemi se proizvode u centrali u Teltowu u Nemačkoj i odatle distribuiraju širom sveta.
Sofisticirani hardver i pametni softver Hielscher ultrasonikatora dizajnirani su da garantuju pouzdan rad, ponovljive rezultate kao i jednostavnost za korisnika. Hielscher ultrasonikatori su robusni i pouzdani, što omogućava instalaciju i rad u teškim uslovima rada. Operativnim postavkama se može lako pristupiti i birati ih putem intuitivnog menija, kojem se može pristupiti putem digitalnog dodirnog ekrana u boji i daljinskog upravljača pretraživača. Stoga se svi uvjeti obrade kao što su neto energija, ukupna energija, amplituda, vrijeme, pritisak i temperatura automatski snimaju na ugrađenu SD karticu. Ovo vam omogućava da revidirate i uporedite prethodne serije sonikacije i da optimizirate sintezu i funkcionalizaciju sonohemijski poboljšanih reakcija kao što su Mannichova reakcija, Diels-Alderova reakcija ili Michaelov dodatak do najveće efikasnosti.
Hielscher Ultrasonics sistemi se koriste širom svijeta za sonohemijske procese (sono-sinteza i sono-kataliza) i dokazano su pouzdana oprema u šaržnom i kontinuiranom in-line načinu rada. Hielscher industrijski ultrasonicatori mogu lako pokrenuti visoke amplitude u kontinuiranom radu (24/7/365). Amplitude do 200 µm mogu se lako kontinuirano generirati sa standardnim sonotrodama (ultrazvučne sonde / rogovi). Za još veće amplitude, dostupne su prilagođene ultrazvučne sonotrode. Zbog svoje robusnosti i niskog održavanja, naši ultrasonikatori se obično instaliraju za teške primjene i u zahtjevnim okruženjima.
Hielscher ultrazvučni procesori za sonohemijske sinteze već su instalirani širom svijeta u komercijalnim razmjerima. Kontaktirajte nas sada da razgovaramo o vašoj sonohemijskoj sintezi putem Mannichove reakcije! Naše iskusno osoblje će rado podijeliti više informacija o putu sonohemijske sinteze, ultrazvučnim sistemima i cijenama!
Uz prednost metode ultrazvučne sinteze, vaša hemijska proizvodnja će se odlikovati efikasnošću, jednostavnošću i niskom cijenom u poređenju s drugim procesima katalitičke sinteze!
Tabela ispod daje vam indikaciju približnih kapaciteta obrade naših ultrazvučnih aparata:
Batch Volume | Flow Rate | Preporučeni uređaji |
---|---|---|
1 do 500 ml | 10 do 200 ml/min | UP100H |
10 do 2000 ml | 20 do 400 ml/min | UP200Ht, UP400St |
0.1 do 20L | 0.2 do 4L/min | UIP2000hdT |
10 do 100L | 2 do 10 l/min | UIP4000hdT |
N / A | 10 do 100L/min | UIP16000 |
N / A | veći | klaster of UIP16000 |
Kontaktiraj nas! / Pitajte nas!
Literatura / Reference
- Zeng H., Li H., Shao H. (2009): One-pot three-component Mannich-type reactions using sulfamic acid catalyst under ultrasound irradiation. Ultrasonics Sonochemistry16(6), 2009. 758-762.
- 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.
- 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.
- 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.
Činjenice koje vrijedi znati
Šta je Mannich reakcija?
Mannichova reakcija se temelji na višekomponentnoj kondenzaciji neenolizirajućeg aldehida, primarnog ili sekundarnog amina i karbonilnog spoja koji se može enolizirati, što daje aminometilirane proizvode. Iminijumski derivat aldehida funkcioniše kao akceptor u Mannichevoj reakciji.
Mannichova reakcija se koristi u mnogim područjima organske hemije. Budući da se Mannichova reakcija može izvoditi kao prikladna reakcija u jednom loncu i također postaviti kao dvostruke Mannichove reakcije, ovaj tip reakcije se koristi za sintezu finih kemikalija, specijalnih kemikalija, farmaceutskih proizvoda i prirodnih supstanci (koje se koriste u putevima biosinteze, posebno za sinteza alkaloida, peptida i nukleotida).
Uobičajeni primjeri za kemikalije sintetizirane Mannichovom reakcijom uključuju:
- alkil amini
- peptidi, nukleotidi, antibiotici i alkaloidi (npr. tropinon)
- agrohemikalije, kao što su regulatori rasta biljaka
- bojama i polimerima
- katalizatori
- umrežavanje formaldehidnog tkiva
- lijekovi i farmaceutski lijekovi (npr. rolitetraciklin (Manich proizvod tetraciklina i pirolidina), fluoksetin (antidepresiv), tramadol i tolmetin (protuupalni lijek).
- sapun i deterdženti: Mannichova reakcija se koristi za sintetizaciju alkil amina, pretvarajući nepolarne ugljovodonike u sapun ili deterdžente. Ova rezultujuća jedinjenja se koriste u različitim aplikacijama za čišćenje, tretmanima goriva u automobilima i epoksidnim premazima
- polieteramini iz supstituisanih alkil etera razgranatog lanca
- α,β-nezasićeni ketoni termičkom razgradnjom produkata Mannichove reakcije (npr. metil vinil keton iz 1-dietilamino-butan-3-ona)

Hielscher Ultrasonics proizvodi ultrazvučne homogenizatore visokih performansi lab to industrijska veličina.