Sonochemicky vylepšené Mannichovy reakce
Mannichova reakce jsou důležité reakce vytvářející vazbu uhlík-uhlík, které jsou široce používány v průmyslových odvětvích, jako je farmaceutická výroba a syntéza přírodních produktů. Zatímco většina Mannichových reakcí v jednom hrnci je velmi pomalá, pozitivní účinky ultrazvuku na Mannichovy reakce byly rychle implementovány, aby se zlepšil výtěžek a reakční rychlost, jakož i aby se snížila tradičně dlouhá reakční doba až na krátký postup v Mannichových reakcích.
Sonochemie a její výhody při Mannichových reakcích
Mannichova reakce je jednou z nejdůležitějších reakcí vytvářejících vazby uhlík-uhlík v organické syntéze, protože poskytuje synteticky a biologicky důležité β-aminokarbonylové sloučeniny, které jsou důležitými meziprodukty pro konstrukci různých přírodních produktů a léčiv obsahujících dusík.
Ultrazvukový inline systém pro sonochemické reakce, např. pro zlepšení Mannichových reakcí
Je prokázáno, že ultrazvukové ozařování a tím generované sonochemické účinky drasticky urychlují reakční kinetiku v Mannichových reakcích, např. s 13násobným snížením reakční doby z 20 hodin na 1,5 hodiny.
Ultrazvuku zlepšuje Mannichovu reakci ketonů, aldehydů a aminů katalyzovaných katalyzátorem kyseliny sulfamové.
Schéma převzato z Zeng et al., 2009
- Výrazně zrychlená reakční doba
- Vyšší výnosy
- Přesně regulovatelné podmínky
- Regulace teploty
- Dávkové a in-line
- Zelená chemie
Ultrazvuková Mannichova reakce β-aminokarbonylových sloučenin
Kyselina sulfamová (NH2TAKŽE3H, SA) byl použit jako účinný, levný, netoxický a recyklovatelný zelený katalyzátor pro ultrazvukem asistovanou Mannichovu reakci aldehydů s ketony a aminy. Tento ultrazvukový protokol má výhody vysokého výtěžku, mírného stavu, žádného znečištění životního prostředí a jednoduchých pracovních postupů. A co je nejdůležitější, beta-aminokarbonylové sloučeniny s ortho-substituovanými aromatickými aminy jsou touto metodikou poprvé získány v přijatelných až dobrých výtěžcích.
Byla zkoumána kyselina sulfamová jako katalyzátor a 10 mol% kyseliny sulfamové stačilo k úplnému dosažení 95% výtěžku za výrazně zrychlenou reakční dobu 1,5 hodiny (ve srovnání s vysokorychlostním mícháním, které dosáhlo pouze 85% výtěžku za cca. 20 hodin). To podtrhuje dobře prokázanou skutečnost, že výkonový ultrazvuk a sonochemie urychlují organické reakce. Níže uvedená tabulka ukazuje významné výhody ultrazvuku oproti vysokorychlostnímu míchání pro Mannichovy reakce.
Tabulka ukazuje, že ultrazvukem katalyzované Mannichovy reakce jsou výrazně rychlejší a účinnější ve srovnání s vysokorychlostním mícháním.
Studie: © Zeng et al., 2009
Vysoce výkonné sonochemické zařízení pro Mannichovy reakce
Sonochemické zařízení pro syntézu a katalýzu chemických produktů, jako jsou aminokarbonylové sloučeniny a další meziprodukty, je snadno dostupné v jakékoli velikosti – Od kompaktních laboratorních ultrazvukových reaktorů až po plně průmyslové ultrazvukové reaktory. Hielscher Ultrasonics navrhuje, vyrábí a distribuuje vysoce výkonné ultrasonicators. Všechny ultrazvukové systémy jsou vyráběny v centrále v německém Teltowě a odtud distribuovány do celého světa.
Sofistikovaný hardware a inteligentní software Hielscher ultrasonicators jsou navrženy tak, aby zaručovaly spolehlivý provoz, reprodukovatelné výsledky a uživatelskou přívětivost. Hielscher ultrasonicators jsou robustní a spolehlivé, což umožňuje instalaci a provoz v těžkých podmínkách. K provozním nastavením lze snadno přistupovat a vytáčet je prostřednictvím intuitivního menu, ke kterému lze přistupovat pomocí digitálního barevného dotykového displeje a dálkového ovládání prohlížeče. Proto se všechny podmínky zpracování, jako je čistá energie, celková energie, amplituda, čas, tlak a teplota, automaticky zaznamenávají na vestavěnou SD kartu. To vám umožní revidovat a porovnávat předchozí běhy sonikace a optimalizovat syntézu a funkcionalizaci sonochemicky vylepšených reakcí, jako je Mannichova reakce, Diels-Alderova reakce nebo Michaelův přídavek s nejvyšší účinností.
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 provozovat vysoké amplitudy v nepřetržitém provozu (24/7/365). Amplitudy až 200 μm lze snadno kontinuálně 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 svou sonochemicky řízenou syntézu pomocí Mannichovy reakce! Náš zkušený personál se s vámi rád podělí o více informací o cestě sonochemické syntézy, ultrazvukových systémech a cenách!
S výhodou metody ultrazvukové syntézy bude vaše chemická výroba vynikat efektivitou, jednoduchostí a nízkými náklady ve srovnání s jinými procesy katalytické syntézy!
Níže uvedená tabulka vám poskytuje přibližný přehled o zpracovatelské kapacitě našich ultrasonicators:
| Objem dávky | Průtok | Doporučená zařízení |
|---|---|---|
| 1 až 500 ml | 10 až 200 ml / min | UP100H |
| 10 až 2000 ml | 20 až 400 ml/min | UP200Ht, UP400St |
| 0.1 až 20L | 0.2 až 4 l/min | UIP2000hdT |
| 10 až 100 l | 2 až 10 l/min | UIP4000hdT |
| Není k dispozici | 10 až 100 l / min | UIP16000 |
| Není k dispozici | větší | shluk UIP16000 |
Kontaktujte nás! / Zeptejte se nás!
Hielscher Ultrasonics vyrábí vysoce výkonné ultrazvukové homogenizátory pro míchání aplikací, disperze, emulgaci a extrakci v laboratorním, pilotním a průmyslovém měřítku.
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, která stojí za to vědět
Co je to Mannichova reakce?
Mannichova reakce je založena na vícesložkové kondenzaci neenolizovatelného aldehydu, primárního nebo sekundárního aminu a enolizovatelné karbonylové sloučeniny, která poskytuje aminomethylované produkty. Iminiový derivát aldehydu funguje jako akceptor v Mannichově reakci.
Mannichova reakce se používá v mnoha oblastech organické chemie. Vzhledem k tomu, že Mannichova reakce může být spuštěna jako pohodlná reakce v jedné nádobě a také nastavena jako dvojitá Mannichova reakce, používá se tento typ reakce pro syntézu jemných chemikálií, speciálních chemikálií, léčiv a přírodních látek (používaných v biosyntetických drahách, zejména pro syntézu alkaloidů, peptidů a nukleotidů).
Mezi běžné příklady chemikálií syntetizovaných Mannichovou reakcí patří:
- Alkylaminy
- peptidy, nukleotidy, antibiotika a alkaloidy (např. tropinon)
- agrochemikálie, jako jsou regulátory růstu rostlin
- Barvy a polymery
- katalyzátory
- Zesíťování formaldehydové tkáně
- léky a farmaceutické léky (např. rolitetracyklin (Mannichův produkt tetracyklinu a pyrrolidinu), fluoxetin (antidepresivum), tramadol a tolmetin (protizánětlivé léky).
- mýdlo a detergenty: Mannichova reakce se používá k syntéze alkylaminů a přeměně nepolárních uhlovodíků na mýdlo nebo detergenty. Tyto výsledné sloučeniny se používají v různých čisticích aplikacích, úpravách automobilových paliv a epoxidových nátěrech
- polyetheraminy ze substituovaných alkyletherů s rozvětveným řetězcem
- α,β-nenasycené ketony tepelnou degradací produktů Mannichovy reakce (např. methylvinylketon z 1-diethylamino-butan-3-onu)
Hielscher Ultrasonics vyrábí vysoce výkonné ultrazvukové homogenizátory od laboratoř k průmyslová velikost.