Πατήστε Χημεία – Πώς να βελτιώσετε τις αντιδράσεις κλικ με υπερήχους
Οι αντιδράσεις χημείας κλικ, όπως οι αντιδράσεις κυκλοπροσθήκης αζιδίου-αλκυνίου (CuAAC) που καταλύονται από χαλκό μπορούν να επωφεληθούν σημαντικά από την εφαρμογή υπερήχων ισχύος. Οι ηχοχημικές επιδράσεις αυξάνουν την απόδοση και το ποσοστό μετατροπής. Επιπλέον, βελτιώνεται η συνολική αποτελεσματικότητα των αντιδράσεων χημείας κλικ. Ως τεχνική της πράσινης χημείας, υπερήχους συμβάλλει σε πιο αποτελεσματικές και φιλικότερες προς το περιβάλλον χημικές αντιδράσεις.
Υπερηχητικά προωθημένη χαλκού-καταλυμένη κυκλοπροσθήκη αζιδίου-αλκυνίου
Η κυκλοπροσθήκη αζιδίου-αλκυνίου με καταλύτη χαλκού (CuAAC) είναι γνωστή ως το πιο σημαντικό και εξέχον παράδειγμα αντιδράσεων χημείας κλικ. Ο Cravotto και οι συνεργάτες του από το Univerisity του Τορίνο (Ιταλία) έχουν αναπτύξει ένα πρωτόκολλο για μια αντίδραση κυκλοπροσθήκης 1,3-διπολικών αζιδίων και αλκυνών με τη βοήθεια υπερήχων χρησιμοποιώντας μεταλλικό χαλκό (Cu) ως καταλύτη. Η ομάδα azido είναι πρόθυμος συμμετέχων σε αυτό το είδος οργανικής αντίδρασης. Η ικανότητα σύζευξης της ομάδας azido με αλκίνες βελτιώνεται σημαντικά παρουσία Cu(I) και υπερήχηση προωθεί την αντίδραση κλικ.
Υπερηχητικά αναστατωμένος αντιδραστήρας με τον υπερηχητικό UP200St για εντατικές χημικές αντιδράσεις στη χημεία κλικ.
- βελτιωμένη ικανότητα ζεύξης
- Υψηλότερες αποδόσεις
- Ταχύτερη αντίδραση
- Βελτιωμένη κινητική της αντίδρασης
- Πράσινη Χημεία
- Απλός & Ασφαλής λειτουργία
Ηχοχημικά ενισχυμένη χημεία κλικ: Η κυκλοπροσθήκη με καταλύτη χαλκού με φαινυλακετυλένιο βελτιώνεται με υπερήχους.
(Μελέτη και γραφικά: © Cintas et al., 2010)
Πλεονεκτήματα των ηχοχημικών αντιδράσεων
Η υπερηχητική σύνθεση (sono-σύνθεση) έχει αναδειχθεί ως μία από τις πιο εκτιμημένες τεχνικές εντατικοποίησης στη χημεία λόγω πολλαπλών πλεονεκτημάτων. Οι sonochemically προωθημένες αντιδράσεις υπερέχουν των συμβατικών μεθόδων ανάδευσης ή θερμικής βάσης όσον αφορά το ρυθμό αντίδρασης, την απόδοση, τη λειτουργική απλότητα, την καθαρότητα των προϊόντων, την ενεργειακή απόδοση κ.λπ. Είναι επιστημονικά αποδεδειγμένο ότι η χρήση υπερήχων ισχύος μπορεί να προωθήσει χημικές αντιδράσεις και μπορεί να μειώσει το χρόνο αντίδρασης καθώς και ανεπιθύμητες παρενέργειες. Ως εναλλακτική πράσινη πηγή ενέργειας, υπερήχηση κάνει πολλές χημικές αντιδράσεις φιλικότερο προς το περιβάλλον, καθώς απαιτούνται λιγότερα αντιδρώντα, ηπιότεροι διαλύτες και λιγότερη ενέργεια.
Ηχοχημικές οργανικές αντιδράσεις που καταλύονται από χαλκό
Οι ευεργετικές επιδράσεις του υπερήχου και της sonochemistry στις αντιδράσεις που περιλαμβάνουν μέταλλα είναι γνωστές. Κατεργασία με υπερήχους προωθεί τη μηχανική αφαίρεση των παθητικοποιητικών στρωμάτων και ενισχύει τόσο τη μεταφορά μάζας όσο και τη μεταφορά ηλεκτρονίων από το μέταλλο στον οργανικό δέκτη.
Η σύνθεση κλικ με τη βοήθεια υπερήχων έχει εφαρμοστεί για την παρασκευή ενός ευρέος φάσματος παραγώγων 1,2,3-τριαζόλης που έχουν αποσυντεθεί 1,4 και ξεκινούν τόσο από μικρά μόρια όσο και από ολιγομερή όπως οι κυκλοδεξτρίνες (CD). Χρησιμοποιώντας αυτό το αποτελεσματικό και πιο πράσινο πρωτόκολλο, όλα τα πρόσθετα μπορούν να συντεθούν σε 2-4 ώρες (συμπεριλαμβανομένης της εργασίας και εξαιρουμένου του χαρακτηρισμού). Η χημεία κλικ έχει αποδειχθεί ότι είναι σε θέση να συνδέσει άμεσα τη χημεία με τη βιολογία, καθιστώντας έτσι μια πραγματική διεπιστημονική αντίδραση με εξαιρετικά ευρεία εφαρμογή.
(πρβλ. Τσίντας κ.ά., 2010)
Ένας κλειστός αντιδραστήρας υπερήχων για ηχοχημικές αντιδράσεις, π.χ. στη χημεία κλικ.
Χημεία κλικ εξοικονόμησης χρόνου λόγω κινητικής υπερηχητικά επιταχυνόμενης αντίδρασης
Η εφαρμογή υπερήχων μπορεί να επιταχύνει τις αργές χημικές αντιδράσεις, οι οποίες διαρκούν κανονικά αρκετές ώρες σε λειτουργία παρτίδας. Λόγω της σημαντικά βελτιωμένης κινητικής αντίδρασης, ο χρόνος αντίδρασης μπορεί να μειωθεί σε αρκετά λεπτά. Χρησιμοποιώντας έναν αντιδραστήρα ροής υπερήχων μπορεί να βελτιώσει σημαντικά τις αποδόσεις, να επιτύχει εξοικονόμηση χρόνου και έτσι να οδηγήσει σε μεγάλη αποτελεσματικότητα των συμβατικά αργών συνθέσεων.
Υπερήχων υψηλής απόδοσης για sonochemically βελτιωμένες αντιδράσεις κλικ
Hielscher Υπέρηχοι σχεδιάζει, κατασκευάζει και διανέμει υψηλής απόδοσης υπερήχων τύπου ανιχνευτή, sonochemical αντιδραστήρες και αξεσουάρ για εξελιγμένες sonochemical διεργασίες. Με επεξεργαστές υπερήχων που κυμαίνονται από 50 watt έως 16.000 watt ανά καθετήρα (sonotrode / κέρατο), η Hielscher είναι σε θέση να σας προσφέρει την πιο κατάλληλη sonochemical ρύθμιση για τη χημική σας αντίδραση.
Hielscher υπερήχων αναγνωρίζονται για την ποιότητα, την αξιοπιστία και την ευρωστία τους. Η Hielscher Ultrasonics είναι μια εταιρεία πιστοποιημένη με ISO και δίνει ιδιαίτερη έμφαση σε υπερήχους υψηλής απόδοσης που διαθέτουν τεχνολογία αιχμής και φιλικότητα προς το χρήστη. Φυσικά, οι υπερηχητικοί Hielscher είναι συμβατοί με το CE και πληρούν τις απαιτήσεις των UL, CSA και RoHs.
Ο παρακάτω πίνακας σας δίνει μια ένδειξη για την κατά προσέγγιση ικανότητα επεξεργασίας των υπερήχων μας:
| Μαζική Όγκος | Ρυθμός ροής | Προτεινόμενες συσκευές |
|---|---|---|
| 1 έως 500mL | 10 έως 200 ml / λεπτό | UP100H |
| 10 έως 2000mL | 20 έως 400mL / λεπτό | Uf200 ः t, UP400St |
| 0.1 έως 20 λίτρα | 0.2 έως 4 λίτρα / λεπτό | UIP2000hdT |
| 10 έως 100L | 2 έως 10 λίτρα / λεπτό | UIP4000hdT |
| 15 έως 150 λίτρα | 3 έως 15L/λεπτό | UIP6000hdT |
| μ.δ. | 10 έως 100 λίτρα / λεπτό | UIP16000 |
| μ.δ. | μεγαλύτερος | σύμπλεγμα UIP16000 |
Επικοινωνήστε μαζί μας! / Ρωτήστε μας!
Hielscher Υπερήχων κατασκευάζει υψηλής απόδοσης υπερήχων ομογενοποιητές για την ανάμειξη εφαρμογών, διασποράς, γαλακτωματοποίηση και εκχύλιση σε εργαστήριο, πιλοτική και βιομηχανική κλίμακα.
Λογοτεχνία / Αναφορές
- Cintas, Pedro; Barge, Alessandro; Tagliapietra, Silvia; Boffa, Luisa; Cravotto, Giancarlo (2010): Alkyne-azide click reaction catalyzed by metallic copper under ultrasound. Nature Protocols 5, 2010. 607-16.
- El-bendary, M.M.; Saleh, T.S.; Al-Bogami, A.S. (2018): Ultrasound Assisted High-Throughput Synthesis of 1,2,3-Triazoles Libraries: A New Strategy for “Click” Copper-Catalyzed Azide-Alkyne Cycloaddition Using Copper(I/II) as a Catalyst. Catalysis Letters 148, 2018. 3797–3810.
- Nobel Prize Committee: The click reaction that changed chemistry.
- Andrijana Mescic; Anita Salic; Tomislav Gregoric; Bruno Zelic; Silvana Raic- Malic (2017): Continuous flow-ultrasonic synergy in click reactions for the synthesis of novel 1,2,3-triazolyl appended 4,5-unsaturated l-ascorbic acid derivatives. RSC Advances 7, 2017. 791-800.
- Salvatore Marullo, Francesca D’Anna, Carla Rizzo, Renato Noto, (2015): The ultrasounds–ionic liquids synergy on the copper catalyzed azide–alkyne cycloaddition between phenylacetylene and 4-azidoquinoline. Ultrasonics Sonochemistry, Vol. 23, 2015. 317-323.
- Arafa, Wael & Nayl, A.A. (2019): Water as a solvent for Ru‐catalyzed click reaction: Highly efficient recyclable catalytic system for triazolocoumarins synthesis. Applied Organometallic Chemistry 2019.
Γεγονότα που αξίζει να γνωρίζουμε
Click Χημεία Απονεμήθηκε με Βραβείο Νόμπελ Χημείας 2022
Η χημεία κλικ, που επινοήθηκε από τον Sharpless και τους συνεργάτες του το 2001, είναι μια ιδέα που προτείνεται για μια κατηγορία σχεδόν τέλειων αντιδράσεων που είναι εξαιρετικά αποτελεσματικές με υψηλή οικονομία ατόμων, ευρύ πεδίο εφαρμογής και στερεοειδικά (αλλά όχι απαραίτητα enantioselective), παράγουν μόνο μη επιβλαβή υποπροϊόντα που μπορούν εύκολα να αφαιρεθούν και απαιτούν μόνο απλές συνθήκες αντίδρασης καθώς και άμεσα διαθέσιμα αντιδρώντα και απλές διαδικασίες απομόνωσης προϊόντων.
Hielscher υπέρηχοι κατασκευάζει υψηλής απόδοσης υπερήχων ομογενοποιητές από Εργαστήριο προς την βιομηχανικό μέγεθος.