Hajelscher ultrazvuk tehnologije

Ultrazvučno izazvane i poboljšane Faza Transfer katalizu

Visoke ultrazvuk moć je dobro poznat po svojim doprinos na različite hemijske reakcije. To je takozvani Sonohemiju. Heterogene reakcije - a posebno reakcije transfera faza - veoma su potencijalna područja primjene za vlast ultrazvuk. Zbog mehaničkih i Sonochemical energije primijeniti na reagense, reakcije se može dobiti pokrenut, brzina reakcije može biti značajno poboljšana, kao i veće stope konverzije, veće prinose, i bolje proizvode može postići. Linearni skalabilnost ultrazvuka i dostupnost pouzdanih ultrazvučnog Industrijski opreme čine ovu tehniku ​​zanimljivo rješenje za kemijsku proizvodnju.
Glass reactor for targeted and reliable sonication processes

Ultrazvučni Glass Flow Cell

faza transfer kataliza

Phase Transfer Catalysis (PTC) je poseban oblik heterogene katalize i poznat je kao praktična metodologija za organsku sintezu. Korišćenjem katalizatora faznog transfera, postaje moguća solubilizacija jonskih reaktanata, koji su često rastvorljivi u vodenoj fazi, ali nerastvorljivi u organskoj fazi. To znači da je PTC alternativno rešenje za prevazilaženje problema heterogenosti u reakciji u kojoj se interakcija dve supstance locirana u različitim fazama smeše inhibira zbog nemogućnosti da reagensi budu zajedno. (Esen i sar., 2010.) Opšte prednosti katalize prenosa faza su mali napori za pripremu, jednostavne eksperimentalne procedure, blagi reakcioni uslovi, visoke reakcijske stope, visoke selektivnosti i upotreba jeftinih i ekološki benignih reagensa, kao što je kvaterni amonijum soli i rastvarači, kao i mogućnost pripreme velikih razmera (Ooi i sar., 2007).
Razne tečno-i tekućinom čvrste reakcije su intenzivirani i napravio selektivno pomoću jednostavnih faza-transfer (PT) katalizatori, kao što su quats, polietilen glikol-400, itd, koje omogućavaju jonske vrsta da se trajektom iz vodenih faza organska faza. Dakle, problemi povezani sa ekstremno niskim vodi organske reaktanata u vodenoj fazi može prevazići. U pesticida i farmaceutskoj industriji, PTC koristi se intenzivno i promijenila osnove poslovanja. (Sharma 2002)

Power ultrazvuk

Primjenu moći ultrazvuk je poznati alat za stvaranje izuzetno fine emulzije. U hemiji takvim izuzetno fine veličine emulzije se koriste za poboljšanje hemijske reakcije. To znači da je međupovršinskog kontaktna površina između dva ili više nemešljivo tekućine postaje dramatično proširene i na taj način pruža bolje, potpunije i / ili brži tok reakcije.
Za fazu prijenosa kataliza – isto kao i za druge kemijske reakcije - dovoljno kinetičke energije potrebne za pokretanje reakcije.
Ovaj ima razne pozitivne efekte u pogledu kemijske reakcije:

  • Hemijske reakcije koje će normalno ne dolazi zbog svoje niske kinetičke energije može se započete od ultrasonication.
  • Kemijske reakcije mogu biti ubrzano ultrazvučno uz pomoć PTC.
  • Kompletna izbjegavanje prijenosa faze katalizatora.
  • Sirovine mogu se koristiti efikasnije.
  • Po-proizvodi mogu biti smanjena.
  • Zamjena troškova intenzivnih opasan jaku bazu sa jeftinim anorganske baze.

Do ovih efekata, PTC je neprocjenjivo kemijskih metodologija za organske sinteze od dva i više nemešljivo reaktanata: transfer Faza katalizu (PTC) omogućava efikasnije korištenje sirovina kemijskih procesa i da se proizvede više ekonomično. Poboljšanje kemijskih reakcija PTC je važan alat za proizvodnju hemikalija koje se mogu poboljšati upotrebom ultrazvuka dramatično.

Ultrasonic cavitation in a glass column

Kavitacija u tečnom

Primjeri za ultrazvučno promovisana PTC reakcije

  • Sintezu novih N '- (4,6-disupstituisane-pirimidin-2-il) -N- (5-aril-2-furoyl) tiourea derivata pomoću PEG-400 pod ultrasonication. (Ken et al. 2005)
  • ultrazvučno pomogao sintezu mandelic kiseline od PTC u jonskom tečnost pokazuje značajno poboljšanje u reakciji prinosa pod uvjetima okoline. (Hua et al. 2011.)
  • Kubo et al. (2008) prijaviti ultrazvučno pomoć C-alkilacije od phenylacetonitrile u okruženju otapala. Efekat ultrazvuka na promociji reakcija pripisuje se izuzetno veliki međupovršinskog prostoru između dva tečne faze. Ultrasonication rezultira mnogo brže reakcije od mehaničkog miješanja.
  • Sonication tokom reakcije ugljentetrahlorida magnezija za stvaranje rezultata dichlorocarbene u veći prinos GEM-dichlorocyclopropane u prisustvu olefina. (Lin et al. 2003)
  • Ultrazvuk daje ubrzanje reakcije Cannizzaro od P-chlorobenzaldehyde pod uvjetima transfera faze. Od tri faze transfer katalizatora – Benzyltriethylammonium klorid (TEBA), Aliquat i 18-kruna-6 -, koje su testirane od strane Polácková et al. (1996) TEBA je utvrđeno da je najefikasniji. Ferrocenecarbaldehyde i P-dimethylaminobenzaldehyde dao, pod sličnim uvjetima, 1,5-diaryl-1,4-pentadien-3-one, kao glavni proizvod.
  • Lin-Xiao et al. (1987) pokazali su da je kombinacija ultrasonication i PTC efektivno promovira generacije dichlorocarbene iz kloroforma u kraćem vremenu sa boljim prinosom i manje količine katalizatora.
  • Yang et al. (2012) su istraživali zeleno, ultrazvučno uz pomoć sintezu benzil 4-hidroksibenzoat korištenjem 4,4'-bis (tributylammoniomethyl) -1,1'-bifenil dihlorid (QCL2) Kao katalizator. Upotrebom QCL2, Oni su razvili nove dual-site faza-transfer katalizu. Ovaj kruto-tekuće faze-transfer katalizatora (SLPTC) je izvršena kao batch proces ultrasonication. Pod intenzivnim sonication, 33% dodatne Q2 + sadrži 45,2% Q (Ph (OH) COO)2 je prebačen u organsku fazu da reaguje sa benzil bromid, pa je ukupna stopa reakcije je poboljšana. Ova poboljšana brzina reakcije je dobijena 0.106 min-1 pod 300W ultrazvučnog zračenje, dok bez sonication stopi od 0.0563 min-1 uočena. Na taj način, sinergijski efekt dual-site faza-transfer katalizator sa ultrazvuka u fazi transfera katalizu je dokazana.
The ultrasonic lab device UP200Ht provides powerful sonication in laboratories.

Slika 1: UP200Ht je 200 vati moćan ultrazvučne homogenizator

Ultrazvučno Unapređenje Asimetrični Phase Transfer Reakcija

S ciljem uspostavljanja praktičnih metoda za asimetričnu sintezu a-amino kiseline i njihovi derivati ​​Maruoka i Ooi (2007) su istraživali "da li je reaktivnost N-Spiro kiralnih Amonijak soli može biti poboljšana i pojednostavljena njihova struktura. Od ultrazvučno zračenje proizvodi homogenizacija, To jest, jako fino emulzije, To značajno povećava međupovršinskog području preko koje se mogu javiti reakcije, što bi moglo isporučiti ubrzanje značajne stope u reakcijama fazi transfera tečnost-tečnost. Zaista, sonication reakcije mješavina 2, metil jodid, i (S, S) -naphtyl podjedinice (1 mol%) u toluenu / 50% vodenom KOH na 0 degC za 1 h je dovelo do odgovarajuće alkiliranje proizvod u 63% prinos sa 88% ee; prinos kemijske i enantioselectivity bili uporedivi sa onima iz reakcija provodi jednostavno miješanje smjese za osam sati (0 degC, 64%, 90% ee) ". (Maruoka i drugi 2007. godine;.. p 4229)

Improved phase transfer reactions by sonication

Shema 1: Ultrasonication poboljšava brzinu reakcije tokom asimetrične sinteze α-amino kiseline [Maruoka et al. 2007]

Drugi tip reakcije asimetričnog katalize je Michael reakcije. Michael dodatak dietil N-acetyl-aminomalonate da chalcone je pozitivno uticala ultrasonication što rezultira povećanjem od 12% prinosa (od 72% dobijenih u tihi reakcije do 82% ispod ultrasonication). Vrijeme reakcije je šest puta brže pod naponom ultrazvuka u odnosu na reakciju bez ultrazvuka. The enantiomera višak (ee) se nije promijenila i da je za oba reakcije - sa i bez ultrazvuka - na 40% ee. (Mirza-Aghayan et al. 1995)
Li et al. (2003) pokazali su da je Michael reakcija chalcones kao prihvatnika s različitim aktivnim metilen spojeva, kao što su dietil malonata, Nitromethane, cikloheksanon, etil acetoacetat i acetilaceton kao donatori katalizovana KF / osnovne glinice rezultate u adukti u visok prinos u kraćem vremenu pod kontrolom ultrazvuka zračenja. U drugoj studiji, Li et al. (2002) su pokazali uspješnu ultrazvučno uz pomoć sintezu chalcones katalizovana KF-Al2The3.
Ove PTC reakcije iznad pokazuju samo mali opseg potencijala i mogućnosti ultrazvučnog zračenja.
Ispitivanje i ocjenjivanje ultrazvuka o mogućim poboljšanjima u PTC je vrlo jednostavna. Ultrazvučni laboratoriju uređaje kao što su Hielscher je Uf200 ः t (200 W) i klupa-top sistemima kao što su Hielscher je UIP1000hd (1.000 W) omogućavaju prvi suđenja. (Vidi sliku 1 i 2)
Ultrazvučni poboljšana asimetrične Michael dodatak (Kliknite za veću sliku!)

Shema 2: Ultrasonično pomoć asimetrične Michael dodatkom dietil N-acetil-aminomalonate da chalcone [Török et al. 2001]

Efikasna proizvodnja konkurenciji na Chemical tržištu

Upotreba ultrazvučnog transfer faza katalizu ćete profitirati od jednog ili više različitih korisnih prednosti:

  • inicijalizacije reakcija koje su inače nije moguća
  • povećanje prinosa
  • smanjiti skupe, bezvodni, aprotičnim otapalima
  • smanjenje vremena reakcije
  • niže temperature reakcija
  • pojednostavljeno priprema
  • korištenje vodenih alkalnih metala umjesto alkalnih metala alkoxides, natrij amid, natrijev hidrid ili metalik natrij
  • korištenje jeftinijih sirovina, posebno oksidansa
  • pomak selektivnosti
  • promjena odnosa proizvoda (npr O- / C-alkilacije)
  • pojednostavljeno izolacija i pročišćavanje
  • povećanje prinosa potiskivanjem strani reakcije
  • jednostavna, linearna skala-do industrijskom nivou proizvodnje, čak i uz vrlo visoku prolaznost
UIP1000hd Bench-Top Ultrazvučni Homogenizatori

Setup sa 1000W ultrazvučnih procesor, protok ćeliju, rezervoar i pumpa

Jednostavno i bez rizika testiranje Ultrazvučno efekte u Chemistry

Da se vidi kako ultrazvuk utjecaja specifičnih materijala i reakcije, prvi testovi izvodljivosti može voditi u malom obimu. Ručni ili stand-mounted laboratorijskih uređaja u krugu od 50 do 400W omogućiti sonication malih i srednje veličine uzoraka u posudi. Ako se prvi rezultati pokazuju potencijal dostignuća, proces može razviti i optimizovan na klupi-top sa industrijskim ultrazvučnih procesor, npr UIP1000hd (1000W, 20kHz). Hielscher je ultrazvučnog klupi-top sistema sa 500 vati u 2000 vati su idealni uređaji za R&D i optimizacije. Ovi ultrazvučne sistemi - dizajniran za čašu i inline sonication – dati punu kontrolu nad najvažniji proces parametar: Amplituda, pritisak, temperatura, viskozitet i koncentraciju.
Na preciznu kontrolu nad parametrima dopušta točne reproducibilnost i linearno skalabilnost dobijenih rezultata. Nakon testiranja različitih podešavanja, konfiguraciju utvrđeno da je najbolje se može koristiti za stalno (24h / 7d) radi pod uvjetima proizvodnje. Opcioni PC-Control (softver sučelje) također olakšava snimanje pojedinih suđenja. Za sonication zapaljive tekućine ili otapala u opasnim okruženjima (ATEX, FM) i UIP1000hd je dostupan u verziji sa ATEX certifikatom: UIP1000-Exd.

General koristi od ultrasonication u hemije:

  • Reakcija može biti ubrzan ili manje uslova zbog čega može biti potrebna ako se primjenjuje sonication.
  • Indukcija perioda su često značajno smanjena kao što su exotherms obično povezane sa takvim reakcijama.
  • Sonochemical reakcije su često inicira ultrazvuk bez potrebe za aditivima.
  • Broj koraka koji se obično zahtijeva u sinteze ponekad može biti smanjena.
  • U nekim situacijama reakcija može biti usmjerena na alternativni put.

Kontaktirajte nas / Pitajte za više informacija

Razgovarajte s nama o vašim potrebama za obradu. Mi ćemo preporučiti najpogodniji za podešavanje i obrade parametara za svoj projekt.





Molim vas, obratite se našem Politika privatnosti.


Literatura / Reference

  1. Esen, Ilker et al. (2010): Long Chain Dicationic faza Transfer Katalizatori u Kondenzacija Reakcije aromatskih aldehida u vode pod Ultrazvučni Effect. Bilten korejski hemijskog društva 31/8, 2010; str. 2289-2292.
  2. Hua, P et al. (2011): Ultrasonično-promovisao sintezu mandelic kiseline transferom faze katalizu u jonske tečnosti. U: Ultrazvuk Sonochemistry Vol. 18/5, 2011; str. 1035-1037.
  3. Li, J.-T. et al. (2003): The Michael reakcija katalizovana KF / osnovne glinice pod kontrolom ultrazvuka zračenja. Ultrazvuk Sonochemistry 10, 2003. str. 115-118.
  4. Lin, Haixa et al. (2003): A Lako Postupak za proizvodnju Dichlorocarbene iz reakcije ugljikovtetrahloridi i magnezija pomoću Ultrazvučno zračenja. U: Molekuli 8, 2003. godine; str. 608 -613.
  5. Lin-Xiao, Xu et al. (1987): A roman praktična metoda za proizvodnju dichlorocebene ultrazvučnim ozračivanja i transfer faze katalize. U: Acta Chimica Sinica, Vol. 5/4, 1987; str. 294-298.
  6. Ken, Shao-Yong et al. (2005): transfer faza katalizovane sinteza pod ultrazvučno zračenje i bioaktivnosti N '- (4,6-disupstituisane-pirimidin-2-il) -N- (5-aril-2-furoyl) tiourea derivata. U Indian Journal of Chemistry Vol. 44B, 2005. godine; str. 1957-1960.
  7. Kubo, Masaki et al. (2008): Kinetika bez otapala C-Alkilovanje od Phenylacetonitrile Koristeći ultrazvučni zračenja. Chemical Engineering Journal Japan, Vol. 41, 2008. godine; str. 1031-1036.
  8. Maruoka, Keiji et al. (2007): Nova dostignuća u Asimetrična Phase-Transfer katalizu. U: Angew. Chem. Int. Ed., Vol. 46, Wiley-VCH, Weinheim, 2007. godine; str. 4222-4266.
  9. Mason, Timothy et al. (2002): U postupku sonochemistry: je upotreba energije ultrazvuka u hemije i prerade. Wiley-VCH, Weinheim 2002. godine.
  10. Mirza-Aghayan, M. et al (1995): Ultrazvuk Zračenje Efekti na Asimetrični Michael reakcije. Tetrahedron: Asimetrija 6/11, 1995. godine; str. 2643-2646.
  11. Polácková, Viera et al. (1996): Ultrazvuk-promovisao Cannizzaro reakcije pod uvjetima faza-transfer. U: Ultrazvuk Sonochemistry Vol. 3/1, 1996; str. 15-17.
  12. Sharma, M. M. (2002): Strategije izvođenja reakcije na malom obimu. Selektivnost inženjering i proces intenziviranje. U: Pure and Applied Chemistry, Vol. 74/12, 2002. godine; str. 2265-2269.
  13. Török, B. et al. (2001): Asimetrične reakcije u sonochemistry. Ultrazvuk Sonochemistry 8, 2001. godine; str. 191-200.
  14. Wang, Maw-Ling et al. (2007): Ultrazvuk pomaže faza-transfer katalitičkog epoksidacije od 1,7-octadiene - kinetička studija. U: Ultrazvuk Sonochemistry Vol. 14/1, 2007; str. 46-54.
  15. Yang, H.-M .; Chu, W.-M. (2012): Ultrazvuk-Assisted Phase-Transfer katalizu: Zelena Sinteza Ausgewechselt benzoat sa Novel Dual-stranice Phase-Transfer Catalyst u kruto-tekuće sustava. U: Zbornik radova s ​​od 14Th Asia Pacific Konfederacija kemijskog inženjerstva Kongresa APCChE 2012. godine.


Činjenice vredi znati

Homogenizatori ultrazvučnog tkivo se često nazivaju sonda sonicator, sonic lyser, ultrazvuk disruptor, ultrazvučno brusilica, sono-ruptor, sonifier, sonic dismembrator, mobilni disrupter, ultrazvučno raspršivač ili dissolver. Različiti termini proizaći iz različitih aplikacija koje se mogu ispuniti sonication.