Klikkemi – Sådan forbedres klikreaktioner med sonikering

Klikkemiske reaktioner såsom kobberkatalyserede azid-alkyn-cycloadditionsreaktioner (CuAAC) kan have stor gavn af anvendelsen af effektultralyd. Sonokemiske effekter øger udbyttet og omdannelsesgraden. Desuden forbedres den samlede effektivitet af klikkemiske reaktioner. Som en teknik inden for grøn kemi bidrager ultralydsbehandling til mere effektive og mere miljøvenlige kemiske reaktioner.

Ultralydsfremmet kobberkatalyseret azid-alkyn-cycloaddition

Den kobberkatalyserede azid-alkyn-cycloaddition (CuAAC) er kendt som det vigtigste og mest fremtrædende eksempel på klikkemiske reaktioner. Cravotto og kolleger fra universitetet i Torino (Italien) har udviklet en protokol til en ultralydsassisteret 1,3-dipolær cycloadditionsreaktion mellem azider og alkyner med metallisk kobber (Cu) som katalysator. Azidogruppen deltager villigt i denne type organiske reaktioner. Azidogruppens evne til at koble sig til alkyner forbedres væsentligt i tilstedeværelse af Cu(I), og sonikering fremmer klikreaktionen.

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

Fordele ved sonokemiske reaktioner

Ultralydssyntese (sonosyntese) er blevet en af de mest værdsatte intensiveringsteknikker inden for kemi på grund af sine mange fordele. Sonokemisk fremmede reaktioner overgår konventionelle metoder baseret på omrøring eller varme med hensyn til reaktionshastighed, udbytte, enkel betjening, produkternes renhed, energieffektivitet osv. Det er videnskabeligt påvist, at anvendelsen af effektultralyd kan fremme kemiske reaktioner og kan reducere reaktionstiden samt uønskede sidereaktioner. Som en alternativ grøn energikilde gør sonikering mange kemiske reaktioner mere miljøvenlige, da der kræves færre reaktanter, mildere opløsningsmidler og mindre energi.

Sonokemiske kobberkatalyserede organiske reaktioner

De gavnlige virkninger af ultralyd og sonokemi på reaktioner, der involverer metaller, er velkendte. Sonikering fremmer den mekaniske fjernelse af passiverende lag og forbedrer både masseoverførslen og elektronoverførslen fra metallet til den organiske acceptor.
Den ultralydsassisterede kliksyntese er blevet anvendt til fremstilling af en lang række 1,4-disubstituerede 1,2,3-triazolderivater med udgangspunkt i både små molekyler og oligomerer såsom cyclodextriner (CD’er). Ved hjælp af denne effektive og grønnere protokol kan alle addukterne syntetiseres på 2–4 h (inklusive oparbejdning og eksklusive karakterisering). Klikkemi har vist sig at kunne forbinde kemi direkte med biologi og dermed blive en ægte tværfaglig reaktion med et ekstremt bredt anvendelsesområde.
(jf. Cintas et al., 2010)

Tidsbesparende klikkemi gennem ultralydsaccelereret reaktionskinetik

Anvendelsen af ultralyd kan accelerere langsomme kemiske reaktioner, som normalt tager flere timer ved batchdrift. På grund af en væsentligt forbedret reaktionskinetik kan reaktionstiden reduceres til flere minutter. Anvendelsen af en ultralydsflowreaktor kan forbedre udbytterne betydeligt og give tidsbesparelser, hvilket medfører en høj effektivitet for synteser, der normalt er langsomme.

Højtydende ultralydsapparater til sonokemisk forbedrede klikreaktioner

Hielscher Ultrasonics designer, fremstiller og distribuerer højtydende ultralydsapparater af sondetypen, sonokemiske reaktorer og tilbehør til avancerede sonokemiske processer. Med ultralydsprocessorer fra 50 watt til 16.000 watt pr. sonde (sonotrode / horn) kan Hielscher tilbyde dig den bedst egnede sonokemiske opstilling til din kemiske reaktion.
Hielschers ultralydsapparater er anerkendt for deres kvalitet, pålidelighed og robusthed. Hielscher Ultrasonics er en ISO-certificeret virksomhed og lægger særlig vægt på højtydende ultralydsapparater med den nyeste teknologi og brugervenlighed. Hielschers ultralydsapparater er naturligvis CE-kompatible og opfylder kravene i UL, CSA og RoHs.

Tabellen nedenfor giver dig en indikation af vores ultralydsapparaters omtrentlige behandlingskapacitet: