Οι ασύμμετρες αντιδράσεις του Μιχαήλ είναι ένας τύπος οργανοταλυτικών αντιδράσεων, οι οποίες μπορούν να επωφεληθούν σε μεγάλο βαθμό από την κατεργασία με υπερήχους. Η αντίδραση Michael ή η προσθήκη Michael χρησιμοποιείται ευρέως για χημικές συνθέσεις, όπου σχηματίζονται δεσμοί άνθρακα-άνθρακα υπό ήπιες συνθήκες. Υπερήχους και sonochemical αποτελέσματά του είναι ιδιαίτερα αποτελεσματική στην οδήγηση και την προώθηση των αντιδράσεων Michael με αποτέλεσμα υψηλότερες αποδόσεις, σημαντικά μειωμένο χρόνο αντίδρασης και ταυτόχρονα συμβάλλοντας στην φιλική προς το περιβάλλον πράσινη χημεία.

Sonochemistry και η προσθήκη Μιχαήλ

Η sonochemistry είναι καλά εδραιωμένη για τις ευεργετικές επιπτώσεις της στις χημικές αντιδράσεις – συχνά με αποτέλεσμα υψηλότερες αποδόσεις, επιταχυνόμενη ταχύτητα αντίδρασης, ηπιότερες, φιλικές προς το περιβάλλον συνθήκες, καθώς και αποθήκευση και απλή λειτουργία. Αυτό σημαίνει sonochemistry είναι μια αποτελεσματική και αβλαβής μέθοδος για την ενεργοποίηση, την προώθηση και την οδήγηση συνθετικών και καταλυτικών χημικών αντιδράσεων. Ο μηχανισμός της υπερηχητικής επεξεργασίας και sonochemistry βασίζεται στο φαινόμενο της ακουστικής σπηλαίωσης, το οποίο προκαλεί μοναδικές συνθήκες πολύ υψηλών πιέσεων και θερμοκρασιών μέσω της βίαιης κατάρρευσης φυσαλίδων σε υγρό μέσο. Οι επιδράσεις της υπερηχητικής ή ακουστικής σπηλαίωσης προκαλούν αντιδράσεις με την εισαγωγή υψηλής ενέργειας, βελτιώνουν τη μεταφορά μάζας, διευκολύνοντας έτσι τους χημικούς μετασχηματισμούς.
Η αντίδραση Michael ή η προσθήκη Michael είναι η νουκλεοφιλική προσθήκη ενός carbanion ή άλλου νουκλεοφιλικού σε μια α,β-ακόρεστη ανθρακική ένωση που περιέχει μια ομάδα απόσυρσης ηλεκτρονίων. Η αντίδραση του Μιχαήλ ομαδοποιήθηκε στη μεγαλύτερη κατηγορία συζυγικών προσθηκών. Εκτιμάται ως μία από τις πιο χρήσιμες μεθόδους για τον ήπιο σχηματισμό δεσμών άνθρακα-άνθρακα, η προσθήκη Michael χρησιμοποιείται ευρέως για τη οργανική σύνθεση πολλαπλών ουσιών. Πολλές ασύμμετρες παραλλαγές της προσθήκης Michael υπάρχουν, οι οποίες είναι ένας τύπος οργανοταλυτικών αντιδράσεων.

Σονοκατάλλυση και Βασικός Άργιλος Καταλύτης Μιχαήλ Προσθήκη Ιμινταζόλης

Martin-Aranda et al. (2002) εκμεταλλεύτηκε υπερήχους και η sonochemical αποτελέσματά της, προκειμένου να αναπτυχθεί μια νέα οδός σύνθεσης των παραγώγων imidazole 21 που υποκαθιστούν το N από την προσθήκη ιμιδαζόλης Michael σε αιθυλακρυλικό καταλυτικό που καταλίζονται από βασικούς άργιλους, δηλαδή Li+ και Cs+ μοντομοριλονίτες. Χρησιμοποιώντας υπερηχητική ενεργοποίηση, η ιμιδαζόλη συμπυκνώθηκε με αιθυλικό ακρικό χρησιμοποιώντας τους δύο βασικούς άργιλους – Li+ και Cs+ μοντμοριλονίτες. Αλκαλικοί άργιλοι όπως οι Li+ και Cs+ montmorillonites είναι ενεργοί και πολύ επιλεκτικοί καταλύτες υπό κατεργασία με υπερήχους, δείχνοντας έτσι θετικές επιδράσεις στην προσθήκη ιμιδαζόλης michael στο αιθυλικό ακρικό. Η sonochemically προωθημένη κατάλυση προωθεί και βελτιώνει το σχηματισμό παραγώγων imidazole που αντικαθίστανται από N σε σύγκριση με άλλες συμβατικές αντιδράσεις θερμικής θέρμανσης. Η μετατροπή αυξάνεται με τη βασικήτητα των αργίλου και το χρόνο για υπερήχους. Η απόδοση ήταν υψηλότερη όταν χρησιμοποιήθηκαν cs+ montmorillonites σε σύγκριση με li+, το οποίο θα μπορούσε να εξηγηθεί λόγω της υψηλότερης βασικής θέσης. (Βλέπε σύστημα αντίδρασης παρακάτω)

Σονοκαλυτική αντίδραση: Προσθήκη ιμιδαζολίνης από τον Μιχαήλ σε αιθυλική ακρυλική
(καθεστώς προσαρμοσμένο από mohapatra et al, 2018.)

Μια άλλη υποβοηθούμενη από υπερήχους προσθήκη Michael είναι το θειικό οξύ πυριτίου που προωθείται κατάλυση της ινδόλης. Li et al. (2006) αντέδρασε θειικό οξύ πυριτίου και α,β ακόρεστες κετόνες υπό υπερήχους, προκειμένου να ληφθούν οι αποδόσεις β-ινδολυκτονών 50-85% σε θερμοκρασία δωματίου.

Αντιδράσεις χωρίς διαλύτες και χωρίς καταλύτη Aza-Michael

Η συζευγμένη προσθήκη αμινών σε συζευγμένα αλκέν – γνωστή ως αντίδραση Αζά-Μιχαήλ – είναι ένα χημικό βασικό βήμα για τη σύνθεση διαφόρων σύνθετων φυσικών προϊόντων, αντιβιοτικών, α-αμινοξέων και κιτρινωπικών βοηθητικών. Υπερήχους έχει αποδειχθεί σε θέση να προωθήσει μια τέτοια αντίδραση προσθήκης aza-Michael σε ένα χωρίς διαλύτη και χωρίς καταλύτη ρύθμιση.

Η αντίδραση aza-Michael που προκαλείται από υπερήχους στο νερό έχει δοκιμαστεί με αρκετές αμίνες και ακόρεστες κετόνες, ακόρεστο νιτριλί και ακόρεστο εστέρα. Η sonochemly προωθημένη αντίδραση έδωσε υψηλές αποδόσεις σε μια γρήγορη και απλή διαδικασία.
μελέτη και πίνακας: © Bandyopadhyay κ.λπ., 2012

Μια διευκόλυνση Michael προσθήκη σιδηροκενυλενόνης με αλειφατικές αμίνες μπορεί να τρέξει σε μια sonochemically προωθημένη αντίδραση χωρίς τη χρήση διαλυτών και καταλυτών σε θερμοκρασία δωματίου. Αυτή η sonochemical Michael προσθήκη μπορεί να αντέξει οικονομικά 1-σιδηροκένυλο-3-αμινο ανθρακυλικές ενώσεις σε μια ταχεία διαδικασία που δίνει υψηλές αποδόσεις, η οποία είναι επίσης αποτελεσματική στην αντίδραση aza-Michael άλλων α,β-ακόρεστες ανθρακικές ενώσεις όπως χαλκόνιο, καρβοξυλικό εστέρα κλπ. Αυτή η sonochemical αντίδραση δεν είναι μόνο πολύ απλή και εύκολη στον χειρισμό, είναι επίσης μια γρήγορη, φιλική προς το περιβάλλον και φθηνή διαδικασία, τα οποία είναι χαρακτηριστικά της πράσινης χημείας. (Γιανγκ κ.ά., 2005)
Η ερευνητική ομάδα του Banik ανέπτυξε ένα άλλο απλό, απλό, γρήγορο, υδατικό πρωτόκολλο χωρίς καταλύτη για την αντίδραση προσθήκης aza-Michael αρκετών αμινών σε α.β ακόρεστες ανθρακικές ενώσεις που εφαρμόζουν υπερήχους. Η sonochemly-προκαλούμενη προσθήκη αρκετών αμινών σε α,β ακόρεστες κετόνες, εστραγκτήρες και νιτρίδια έχει πραγματοποιηθεί πολύ αποτελεσματικά στο νερό καθώς και υπό συνθήκες χωρίς διαλύτες. Δεν έχουν χρησιμοποιηθεί καταλύτες ή στερεά στηίγματα σε αυτή τη μέθοδο. Αξιοσημείωτη αύξηση του ποσοστού αντίδρασης έχει παρατηρηθεί στο νερό με μέθοδο που προκαλείται από υπερήχους. Αυτή η περιβαλλοντικά καλοήθης διαδικασία έχει παράσχει καθαρό σχηματισμό των προϊόντων με ενισχυμένη επιλεκτικότητα. (Bandyopadhyay κ.ά., 2012)

Επιδράσεις διαλυτών και sonochemical treatment στην αντίδραση aza-Michael της πιπεριδίνης (1 mL) και του μεθυλικού οξέος (1 mL) σε διαλύτη 1 mL.
μελέτη και πίνακας: © Bandyopadhyay κ.λπ., 2012

Υπερήχων ανιχνευτές και αντιδραστήρες για sonochemical αντιδράσεις

Το εξελιγμένο υλικό και το έξυπνο λογισμικό των υπερήχων Hielscher έχουν σχεδιαστεί για να εγγυώνται αξιόπιστη sonochemical επεξεργασία, π.χ. εκτέλεση οργανικών αντιδράσεων σύνθεσης και κατάλυσης με αναπαραγώγιμα αποτελέσματα και με φιλικό προς το χρήστη τρόπο.
Hielscher Υπερήχων συστήματα χρησιμοποιούνται σε όλο τον κόσμο για sonochemical διαδικασίες, συμπεριλαμβανομένων οργανικές συνθετικές αντιδράσεις όπως οι προσθήκες Michael, αντίδραση Mannich, Diels-Alder αντίδραση και πολλές άλλες αντιδράσεις σύζευξης. Αποδεδειγμένα αξιόπιστοι για τη σύνθεση υψηλών αποδόσεων χημικών προϊόντων υψηλής ποιότητας, hielscher ultrasonicators δεν χρησιμοποιούνται μόνο σε εργαστηριακές ρυθμίσεις αλλά και στη βιομηχανική παραγωγή. Λόγω της ευρωστίας και της χαμηλής συντήρησής τους, οι υπερήχοι μας εγκαθίστανται συνήθως για εφαρμογές βαρέως τύπου και σε απαιτητικά περιβάλλοντα.
Hielscher υπερήχων επεξεργαστές για sonochemical συνθέσεις, καταλήες, κρυστάλλωση και άλλες αντιδράσεις είναι ήδη εγκατεστημένοι σε παγκόσμια κλίμακα. Επικοινωνήστε μαζί μας τώρα για να συζητήσουμε τη sonochemical διαδικασία κατασκευής σας! Το έμπειρο προσωπικό μας θα χαρεί να μοιραστεί περισσότερες πληροφορίες σχετικά με το μονοπάτι sonochemical synthesis, τα συστήματα υπερήχων και την τιμολόγηση!

Ο παρακάτω πίνακας σας δίνει μια ένδειξη για την κατά προσέγγιση ικανότητα επεξεργασίας των υπερήχων μας:

Λογοτεχνία / Αναφορές