Ηχοχημικά βελτιωμένες αντιδράσεις Mannich
Η αντίδραση Mannich είναι σημαντικές αντιδράσεις σχηματισμού δεσμού άνθρακα-άνθρακα, οι οποίες χρησιμοποιούνται ευρέως σε βιομηχανίες όπως η φαρμακευτική παραγωγή και η σύνθεση φυσικών προϊόντων. Ενώ οι περισσότερες από τις αντιδράσεις Mannich ενός δοχείου είναι πολύ αργές, οι θετικές επιδράσεις της υπερήχων στις αντιδράσεις Mannich έχουν εφαρμοστεί γρήγορα προκειμένου να βελτιωθεί η απόδοση και ο ρυθμός αντίδρασης, καθώς και να μειωθεί ο παραδοσιακά μακρύς χρόνος αντίδρασης σε μια σύντομη διαδικασία στις αντιδράσεις Mannich.
Sonochemistry και τα οφέλη της στις αντιδράσεις Mannich
Η αντίδραση Mannich είναι μία από τις σημαντικότερες αντιδράσεις σχηματισμού δεσμού άνθρακα-άνθρακα στην οργανική σύνθεση, επειδή παρέχει συνθετικά και βιολογικά σημαντικές ενώσεις β-αμινοκαρβονυλίου, οι οποίες είναι σημαντικά ενδιάμεσα για την κατασκευή διαφόρων φυσικών προϊόντων και φαρμακευτικών προϊόντων που περιέχουν άζωτο.
Υπερηχητικό ενσωματωμένο σύστημα για sonochemical αντιδράσεις, π.χ. για βελτιωμένες αντιδράσεις Mannich
Η υπερηχητική ακτινοβολία και τα ηχητικά αποτελέσματα που παράγονται με αυτόν τον τρόπο αποδεικνύεται ότι επιταχύνουν δραστικά την κινητική αντίδρασης στις αντιδράσεις Mannich, π.χ. με 13 φορές μείωση από 20 ώρες σε 1,5 ώρες στο χρόνο αντίδρασης.
Υπερήχους βελτιώνει την αντίδραση Mannich ενός δοχείου κετονών, αλδεϋδών και αμινών που καταλύονται από καταλύτη σουλφαμικού οξέος.
Σχέδιο προσαρμοσμένο από Zeng et al., 2009
- Σημαντικά επιταχυνόμενος χρόνος αντίδρασης
- υψηλότερες αποδόσεις
- Επακριβώς ελεγχόμενες συνθήκες
- Έλεγχος θερμοκρασίας
- Παρτίδα και σε σειρά
- πράσινη χημεία
Υπερήχων αντίδραση Mannich των β-αμινοκαρβονυλικών ενώσεων
Σουλφαμικό οξύ (NH2ΈΤΣΙ3H, SA) χρησιμοποιήθηκε ως αποτελεσματικός, φθηνός, μη τοξικός και ανακυκλώσιμος πράσινος καταλύτης για την υπερηχητικά υποβοηθούμενη αντίδραση Mannich ενός δοχείου αλδεϋδών με κετόνες και αμίνες. Αυτό το πρωτόκολλο υπερήχων έχει πλεονεκτήματα υψηλής απόδοσης, ήπιας κατάστασης, μη ρύπανσης του περιβάλλοντος και απλών διαδικασιών επεξεργασίας. Το πιο σημαντικό, οι βήτα-αμινοκαρβονυλικές ενώσεις με ορθο-υποκατεστημένες αρωματικές αμίνες λαμβάνονται σε αποδεκτές έως καλές αποδόσεις με αυτή τη μεθοδολογία για πρώτη φορά.
Εξετάστηκε το σουλφαμικό οξύ ως καταλύτης και 10 mol% σουλφαμικό οξύ ήταν αρκετό για να οδηγήσει την αντίδραση πλήρως σε απόδοση 95% σε σημαντικά επιταχυνόμενο χρόνο αντίδρασης 1,5 ώρας (σε σύγκριση με την ανάδευση υψηλής ταχύτητας, η οποία πέτυχε μόνο 85% απόδοση σε περίπου 20 ώρες). Αυτό υπογραμμίζει το καλά εδραιωμένο γεγονός ότι ο υπερηχογράφος ισχύος και η sonochemistry επιταχύνουν τις οργανικές αντιδράσεις. Ο παρακάτω πίνακας δείχνει τα σημαντικά πλεονεκτήματα της υπερήχων έναντι της ανάδευσης υψηλής ταχύτητας για αντιδράσεις Mannich.
Ο πίνακας δείχνει ότι οι υπερηχητικά καταλυμένες αντιδράσεις Mannich είναι σημαντικά ταχύτερες και πιο αποτελεσματικές σε σύγκριση με την ανάδευση υψηλής ταχύτητας.
Μελέτη: © Zeng et al., 2009
Ηχοχημικός εξοπλισμός υψηλής απόδοσης για αντιδράσεις Mannich
Ο ηχοχημικός εξοπλισμός για τη σύνθεση και την κατάλυση χημικών προϊόντων όπως αμινοκαρβονυλικές ενώσεις και άλλα ενδιάμεσα προϊόντα είναι άμεσα διαθέσιμος σε οποιοδήποτε μέγεθος – Από συμπαγείς εργαστηριακούς υπερήχους σε πλήρως βιομηχανικούς υπερηχητικούς αντιδραστήρες. Hielscher Υπέρηχοι σχεδιάζει, κατασκευάζει, και διανέμει υψηλής ισχύος υπερήχων. Όλα τα συστήματα υπερήχων κατασκευάζονται στην έδρα στο Teltow της Γερμανίας και διανέμονται από εκεί σε όλο τον κόσμο.
Το εξελιγμένο υλικό και το έξυπνο λογισμικό των υπερήχων Hielscher έχουν σχεδιαστεί για να εγγυώνται αξιόπιστη λειτουργία, αναπαραγώγιμα αποτελέσματα καθώς και φιλικότητα προς το χρήστη. Οι υπερήχων Hielscher είναι ισχυροί και αξιόπιστοι, γεγονός που επιτρέπει την εγκατάσταση και λειτουργία υπό συνθήκες βαρέως τύπου. Οι ρυθμίσεις λειτουργίας είναι εύκολα προσβάσιμες και καλούνται μέσω διαισθητικού μενού, στο οποίο μπορείτε να έχετε πρόσβαση μέσω ψηφιακής έγχρωμης οθόνης αφής και τηλεχειριστηρίου προγράμματος περιήγησης. Επομένως, όλες οι συνθήκες επεξεργασίας όπως η καθαρή ενέργεια, η συνολική ενέργεια, το πλάτος, ο χρόνος, η πίεση και η θερμοκρασία καταγράφονται αυτόματα σε μια ενσωματωμένη κάρτα SD. Αυτό σας επιτρέπει να αναθεωρήσετε και να συγκρίνετε προηγούμενες εκτελέσεις υπερήχων και να βελτιστοποιήσετε τη σύνθεση και τη λειτουργικότητα των sonoχημικά βελτιωμένων αντιδράσεων όπως η αντίδραση Mannich, η αντίδραση Diels-Alder ή η προσθήκη Michael στην υψηλότερη απόδοση.
Hielscher συστήματα υπερήχων χρησιμοποιούνται παγκοσμίως για sonochemical διεργασίες (sono-σύνθεση και sono-κατάλυση) και έχουν αποδειχθεί ότι είναι αξιόπιστος εξοπλισμός σε παρτίδα και συνεχή in-line λειτουργία. Hielscher βιομηχανική υπερήχων μπορεί εύκολα να τρέξει μεγάλα πλάτη σε συνεχή λειτουργία (24 ώρες το 24ωρο, 7 ημέρες την εβδομάδα / 365). Πλάτη μέχρι 200μm μπορούν εύκολα να δημιουργηθούν συνεχώς με τυποποιημένα sonotrodes (υπερηχητικοί ανιχνευτές / κέρατα). Για ακόμη υψηλότερα πλάτη, διατίθενται προσαρμοσμένα υπερηχητικά sonotrodes. Λόγω της ευρωστίας και της χαμηλής συντήρησής τους, οι υπερήχων μας εγκαθίστανται συνήθως για εφαρμογές βαρέως τύπου και σε απαιτητικά περιβάλλοντα.
Hielscher υπερήχων επεξεργαστές για sonochemical συνθέσεις έχουν ήδη εγκατασταθεί σε όλο τον κόσμο σε εμπορική κλίμακα. Επικοινωνήστε μαζί μας τώρα για να συζητήσουμε τη σύνθεση sonochemical drive μέσω της αντίδρασης Mannich! Το έμπειρο προσωπικό μας θα χαρεί να μοιραστεί περισσότερες πληροφορίες σχετικά με την οδό sonochemical σύνθεσης, τα συστήματα υπερήχων και την τιμολόγηση!
Με το πλεονέκτημα της μεθόδου σύνθεσης υπερήχων, η χημική παραγωγή σας θα υπερέχει στην αποτελεσματικότητα, την απλότητα και το χαμηλό κόστος σε σύγκριση με άλλες διαδικασίες καταλυτικής σύνθεσης!
Ο παρακάτω πίνακας σας δίνει μια ένδειξη της κατά προσέγγιση ικανότητας επεξεργασίας των υπερήχων μας:
| Όγκος παρτίδας | Ροή | Προτεινόμενες συσκευές |
|---|---|---|
| 1 έως 500mL | 10 έως 200mL/min | UP100Η |
| 10 έως 2000mL | 20 έως 400mL / λεπτό | UP200Ht, UP400St |
| 0.1 έως 20L | 0.2 έως 4L/min | UIP2000hdT |
| 10 έως 100L | 2 έως 10L / λεπτό | UIP4000hdT |
| μ.δ. | 10 έως 100L / λεπτό | UIP16000 |
| μ.δ. | μεγαλύτερου | σύμπλεγμα UIP16000 |
Επικοινωνήστε μαζί μας! / Ρωτήστε μας!
Hielscher Υπέρηχοι κατασκευάζει υψηλής απόδοσης υπερήχων ομογενοποιητές για την ανάμειξη εφαρμογών, διασπορά, γαλακτωματοποίηση και εκχύλιση σε εργαστήριο, πιλοτική και βιομηχανική κλίμακα.
Βιβλιογραφία / Αναφορές
- 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.
Γεγονότα που αξίζει να γνωρίζετε
Τι είναι η αντίδραση Mannich;
Η αντίδραση Mannich βασίζεται σε συμπύκνωση πολλαπλών συστατικών μιας μη ενολιζόμενης αλδεΰδης, μιας πρωτογενούς ή δευτερογενούς αμίνης και μιας ενολιζόμενης καρβονυλικής ένωσης, η οποία παράγει αμινομεθυλιωμένα προϊόντα. Το παράγωγο ιμίνιο της αλδεΰδης λειτουργεί ως δέκτης στην αντίδραση Mannich.
Η αντίδραση Mannich χρησιμοποιείται σε πολλούς τομείς της οργανικής χημείας. Δεδομένου ότι η αντίδραση Mannich μπορεί να εκτελεστεί ως βολική αντίδραση ενός δοχείου και επίσης να ρυθμιστεί ως διπλές αντιδράσεις Mannich, αυτός ο τύπος αντίδρασης χρησιμοποιείται για τη σύνθεση λεπτών χημικών ουσιών, ειδικών χημικών ουσιών, φαρμακευτικών προϊόντων και φυσικών ουσιών (που χρησιμοποιούνται σε βιοσυνθετικές οδούς, ειδικά για τη σύνθεση αλκαλοειδών, πεπτιδίων και νουκλεοτιδίων).
Κοινά παραδείγματα χημικών ουσιών που συντίθενται μέσω αντίδρασης Mannich περιλαμβάνουν:
- αλκυλοαμίνες
- πεπτίδια, νουκλεοτίδια, αντιβιοτικά και αλκαλοειδή (π.χ. τροπινόνη)
- αγροχημικά, όπως ρυθμιστές ανάπτυξης φυτών
- χρώματα και πολυμερή
- Καταλύτες
- Διασταυρούμενη σύνδεση ιστού φορμαλδεΰδης
- φάρμακα και φαρμακευτικά φάρμακα (π.χ. ρολιτετρακυκλίνη (το προϊόν Mannich τετρακυκλίνης και πυρρολιδίνης), φλουοξετίνη (αντικαταθλιπτικό), τραμαδόλη και τολμετίνη (αντιφλεγμονώδες φάρμακο).
- σαπούνι και απορρυπαντικά: Η αντίδραση Mannich χρησιμοποιείται για τη σύνθεση αλκυλοαμινών, μετατρέποντας μη πολικούς υδρογονάνθρακες σε σαπούνι ή απορρυπαντικά. Αυτές οι προκύπτουσες ενώσεις χρησιμοποιούνται σε ποικίλες εφαρμογές καθαρισμού, επεξεργασίες καυσίμων αυτοκινήτων και εποξειδικές επικαλύψεις
- πολυαιθεραμίνες από υποκατεστημένες αλκυλαιθέρες διακλαδισμένης αλυσίδας
- α,β-ακόρεστες κετόνες με θερμική αποικοδόμηση προϊόντων αντίδρασης Mannich (π.χ. μεθυλοβινυλοκετόνη από 1-διαιθυλαμινοβουτανόνη-3)
Hielscher Υπέρηχοι κατασκευάζει υψηλής απόδοσης υπερήχων ομογενοποιητές από εργαστήριο προς βιομηχανικό μέγεθος.