Sonochemicky vylepšené mannichové reakce
Mannichova reakce jsou důležité reakce tvořící uhlík-uhlíkové vazby, které jsou široce používány v průmyslových odvětvích, jako je farmaceutická výroba a syntéza přírodních produktů. Zatímco většina one-pot Mannich reakce jsou velmi pomalé, pozitivní účinky ultrazvuku na Mannich reakce byly rychle implementovány s cílem zlepšit výnos a reakční rychlost, stejně jako snížit tradičně dlouhou reakční dobu až do krátkého postupu v Mannich reakce.
Sonochemie a její přínosy v Mannichových reakcích
Mannichova reakce je jednou z nejdůležitějších reakcí tvořících uhlík-uhlíkovou vazbu v organické syntéze, protože poskytuje synteticky a biologicky důležité β-aminokarbonylové sloučeniny, které jsou důležitými meziprodukty pro stavbu různých přírodních produktů a léčiv obsahujících dusík.
Ultrazvukové ozařování a tím generované sonochemické účinky prokazatelně urychlují reakční kinetiky v Mannichových reakcích drasticky, např. S 13násobným snížením z 20h na 1,5h v reakční době.

Ultrazvuku zlepšuje jedno-pot Mannich reakce ketonů, aldehydů a aminů katalyzovaných katalyzátorem kyseliny sulfakové.
Schéma upraveno z Čeng a kol., 2009
- Výrazně zrychlená reakční doba
- vyšší výnosy
- Přesně kontrolovatelné podmínky
- regulace teploty
- šarže a in-line
- Zelená chemie
Ultrazvuková mannichová reakce β-aminokarbonylových sloučenin
Kyselina sulfonová (NH2TAK3H, SA) byl použit jako účinný, levný, netoxický a recyklovatelný zelený katalyzátor pro ultrazvukem asistovanou mannichovou reakci aldehydů s ketony a aminy. Tento ultrazvukový protokol má výhody vysokého výnosu, mírného stavu, bez znečištění životního prostředí a jednoduchých postupů zpracování. A co je nejdůležitější, beta-aminokarbonylové sloučeniny s orto substituovanými aromatickými aminy se touto metodikou získávají poprvé v přijatelných až dobrých výnosech.
Byla zkoumána kyselina sulfamová jako katalyzátor a 10 mol% kyselina sulfamová stačilo k úplnému pohonu reakce na 95% výnos ve výrazně zrychlené reakční době 1,5h (ve srovnání s vysokorychlostním mícháním, které dosáhlo pouze 85% výnosu v cca. 20h). To podtrhuje dobře zavedenou skutečnost, že ultrazvuk a sonochemie urychlují organické reakce. Níže uvedená tabulka ukazuje významné výhody ultrazvuku oproti vysokorychlostnímu míchání pro Mannich reakce.
Vysoce výkonné sonochemické vybavení pro mannichové reakce
Sonochemická zařízení pro syntézu a katalýzu chemických produktů, jako jsou aminokarbonylové sloučeniny a další meziprodukty, jsou snadno dostupná v jakékoli velikosti – od kompaktních laboratorních ultrasonicators až po plně průmyslové ultrazvukové reaktory. Hielscher Ultrazvuk navrhuje, vyrábí a distribuuje vysoce výkonné ultrasonicators. Všechny ultrazvukové systémy jsou vyrobeny v ústředí v Teltow, Německo a distribuovány odtud po celém světě.
Sofistikovaný hardware a inteligentní software Hielscher ultrasonicators jsou navrženy tak, aby zaručily spolehlivý provoz, reprodukovatelné výsledky, stejně jako uživatelskou přívětivost. Hielscher ultrasonicators jsou robustní a spolehlivé, což umožňuje instalaci a provoz za těžkých podmínek. Provozní nastavení lze snadno přistupovat a vytáčet pomocí intuitivního menu, ke kterému lze přistupovat prostřednictvím digitálního barevného dotykového displeje a dálkového ovládání prohlížeče. Proto jsou všechny podmínky zpracování, jako je čistá energie, celková energie, amplituda, čas, tlak a teplota, automaticky zaznamenány na vestavěné SD kartě. To vám umožní revidovat a porovnat předchozí sonikační běhy a optimalizovat syntézu a funkcionalizaci sonochemicky vylepšených reakcí, jako je Mannichova reakce, Diels-Alderova reakce nebo Michaelova přidání k nejvyšší účinnosti.
Hielscher Ultrazvukové systémy se používají po celém světě pro sonochemické procesy (sono-syntéza a sono-katalýza) a jsou prokázány jako spolehlivé zařízení v dávkovém a kontinuálním in-line režimu. Hielscher průmyslové ultrasonicators mohou snadno spustit vysoké amplitudy v nepřetržitém provozu (24/7/365). Amplitudy až 200 μm lze snadno nepřetržitě generovat pomocí standardních sonotrod (ultrazvukové sondy / rohy). Pro ještě vyšší amplitudy jsou k dispozici přizpůsobené ultrazvukové sonotrody. Díky své robustnosti a nízké údržbě jsou naše ultrasonicators běžně instalovány pro náročné aplikace a v náročných prostředích.
Hielscher ultrazvukové procesory pro sonochemické syntézy jsou již instalovány po celém světě v komerčním měřítku. Kontaktujte nás nyní a prodiskutujte vaši sonochemickou syntézu pohonu prostřednictvím Mannichova reakce! Náš zkušený personál se rád podělí o více informací o cestě sonochemické syntézy, ultrazvukových systémech a cenách!
S výhodou ultrazvukové metody syntézy bude vaše chemická výroba vynikat účinností, jednoduchostí a nízkými náklady ve srovnání s jinými procesy katalytické syntézy!
Níže uvedená tabulka vám dává informaci o přibližné zpracovatelské kapacity našich ultrasonicators:
Hromadná dávka | průtok | Doporučené Devices |
---|---|---|
1 až 500 ml | 10 až 200 ml / min | UP100H |
10 až 2000ml | 20 až 400 ml / min | Uf200 ः t, UP400St |
00,1 až 20L | 00,2 až 4 litry / min | UIP2000hdT |
10 až 100L | 2 až 10 l / min | UIP4000hdT |
na | 10 až 100L / min | UIP16000 |
na | větší | hrozen UIP16000 |
Kontaktujte nás! / Zeptej se nás!
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.
Fakta Worth Knowing
Co je Mannichova reakce?
Mannichova reakce je založena na vícesložkové kondenzaci nenonosného aldehydu, primárního nebo sekundárního aminu a enolizovatelné sloučeniny karbonylu, která poskytuje aminomethylované produkty. Derivát iminia aldehydu funguje jako akceptor v Mannichově reakci.
Mannichova reakce se používá v mnoha oblastech organické chemie. Vzhledem k tomu, mannich reakce může být spuštěna jako pohodlná reakce jednoho hrnce a také nastavena jako dvojité Mannich reakce, tento typ reakce se používá pro syntézu jemných chemikálií, speciálních chemikálií, léčiv a přírodních látek (používá se v biosyntetických cestách, zejména pro syntézu alkaloidů, peptidů a nukleotidů).
Mezi běžné příklady chemických látek syntetizovaných pomocí Mannichova reakce patří:
- alkylové aminy
- peptidy, nukleotidy, antibiotika a alkaloidy (např. tropinon)
- agrochemikálie, jako jsou regulátory růstu rostlin
- barvy a polymery
- katalyzátory
- zkřížené propojení formaldehydové tkáně
- léky a farmaceutické léky (např. rolitetracyklin (Mannich produkt tetracyklinu a pyrrolidinu), fluoxetin (antidepresivum), tramadol a tolmetin (protizánětlivý lék).
- mýdlo a detergenty: Mannichova reakce se používá k syntéze alkyl aminů a přeměně nepolárních uhlovodíků na mýdlo nebo detergenty. Tyto výsledné sloučeniny se používají v různých čisticích aplikacích, úpravách paliva pro automobilový průmysl a epoxidových nátěrech
- polyetheraminy z substituovaných rozvětvených řetězových alkyl etherů
- α,β nenasycených ketonech tepelnou degradací mannichových reakčních produktů (např. methyl vinyl keton z 1-diethylamino-butanu-3-one)

Hielscher Ultrasonics vyrábí vysoce výkonné ultrazvukové homogenizátory od Laboratoř na průmyslové velikosti.