Klik på Kemi – Sådan forbedres klikreaktioner med sonikering

Klik kemi reaktioner såsom kobber-katalyseret azid-alkyn cycloaddition (CuAAC) reaktioner kan i høj grad drage fordel af anvendelsen af effekt ultralyd. Sonokemiske virkninger øger udbyttet og konverteringsfrekvensen. Derudover forbedres den samlede effektivitet af klikkemireaktioner. Som en teknik til grøn kemi bidrager ultralydbehandling til mere effektive og miljøvenlige kemiske reaktioner.

Ultralyd fremmet kobber-katalyseret Azide-Alkyne cycloaddition

Den kobberkatalyserede azid-alkyncykloaddition (CuAAC) er kendt som det vigtigste og mest fremtrædende eksempel på klikkemireaktioner. Cravotto og kolleger fra Univerisity of Turin (Italien) har udviklet en protokol for en ultralydassisteret 1,3-dipolær cycloadditionsreaktion af azider og alkyner ved anvendelse af metallisk kobber (Cu) som katalysator. Azido-gruppen er en villig deltager i denne form for organisk reaktion. Azidogruppens koblingskapacitet med alkyner forbedres væsentligt under tilstedeværelse af Cu(I) og sonikering fremmer klikreaktionen.

Sonokemisk forbedret klikkemi: Den kobberkatalyserede cycloaddition med phenylacetylen forbedres ved ultralydbehandling.
(Undersøgelse og grafik: © Cintas et al., 2010)

Fordele ved sonokemiske reaktioner

Ultralydsyntese (sonosyntese) er opstået som en af de mest værdsatte intensiverende teknikker i kemi på grund af flere fordele. Sonokemisk fremmede reaktioner udmærker sig ved konventionelle agiterede eller termisk baserede metoder med hensyn til reaktionshastighed, udbytte, operationel enkelhed, produkternes renhed, energieffektivitet osv. Det er videnskabeligt påvist, at brugen af effekt ultralyd kan fremme kemiske reaktioner, og kan mindske reaktionstiden samt uønskede bivirkninger. Som en alternativ grøn energikilde gør sonikering mange kemiske reaktioner miljøvenligere, da der kræves mindre reaktanter, mildere opløsningsmidler og mindre energi.

Sonokemiske kobberkatalyserede organiske reaktioner

De gavnlige virkninger af ultralyd og sonokemi til reaktioner, der involverer metaller, er velkendte. Sonikering fremmer mekanisk fjernelse af passiverende lag og forbedrer både masseoverførsel og elektronoverførsel fra metallet til den organiske acceptor.
Den ultralydassisterede kliksyntese er blevet anvendt til fremstilling af en bred vifte af 1,4-disubstituerede 1,2,3-triazolderivater, der starter både fra små molekyler og oligomerer såsom cyclodextriner (CD'er). Ved hjælp af denne effektive og grønnere protokol kan alle addukter syntetiseres på 2-4 timer (inklusive oparbejdning og ekskl. karakterisering). Klikkemi har vist sig at være i stand til direkte at forbinde kemi med biologi og dermed blive en ægte tværfaglig reaktion med ekstremt bred anvendelighed.
(jf. Cintas et al., 2010)

Tidsbesparende klikkemi på grund af ultralydaccelereret reaktionskinetik

Implementeringen af ultralyd kan fremskynde langsomme kemiske reaktioner, som normalt tager flere timer i batch-tilstand. På grund af signifikant forbedret reaktionskinetik kan reaktionstiden reduceres til flere minutter. Brug af en ultralydsstrømningsreaktor kan forbedre udbyttet betydeligt, opnå tidsbesparelser og derved resultere i stor effektivitet af konventionelt langsomme synteser.

Højtydende ultralydapparater til sonokemisk forbedrede klikreaktioner

Hielscher Ultrasonics designer, fremstiller og distribuerer højtydende sonde-type ultralydapparater, sonokemiske reaktorer og tilbehør til sofistikerede sonokemiske processer. Med ultralydsprocessorer, der spænder fra 50 watt til 16.000 watt pr. Sonde (sonotrode / horn), er Hielscher i stand til at tilbyde dig den mest egnede sonokemiske opsætning til din kemiske reaktion.
Hielscher ultralydapparater er anerkendt for deres kvalitet, pålidelighed og robusthed. Hielscher Ultrasonics er et ISO-certificeret firma og lægger særlig vægt på højtydende ultralydapparater med state-of-the-art teknologi og brugervenlighed. Selvfølgelig er Hielscher ultralydapparater CE-kompatible og opfylder kravene i UL, CSA og RoHs.

Tabellen nedenfor giver dig en indikation af den omtrentlige forarbejdningskapacitet hos vores ultralydapparater: