Reacciones de Diels-Alder mejoradas por medios sonoquímicos

Las reacciones de Diels-Alder se utilizan ampliamente en las síntesis químicas, en las que deben formarse enlaces atómicos carbono-carbono. La ultrasonicación y sus efectos sonoquímicos son muy eficaces para impulsar y promover las reacciones de Diels-Alder, lo que da lugar a mayores rendimientos, a una reducción significativa del tiempo de reacción y, al mismo tiempo, forma parte de la química verde respetuosa con el medio ambiente.

Reacción Diels-Alder potenciada por la sonoquímica para la química verde

Las reacciones de Diels-Alder son reacciones químicas en las que se forman enlaces entre átomos de carbono. La reacción de Diels-Alder se clasifica como una cicloadición [4+2] permitida térmicamente [π4S + π2S]. Dado que la síntesis orgánica asistida por ultrasonidos es una ruta sintética ecológica y eficiente, que mejora la velocidad de reacción, los rendimientos y la selectividad de las reacciones, la sonicación es una técnica sencilla y fiable que se utiliza ampliamente en los laboratorios y en la producción industrial. A menudo, la ruta promovida por la sonoquímica facilita la transformación orgánica en condiciones ambientales que, de otro modo, requieren condiciones drásticas de temperatura y presión, lo que ayuda a ahorrar costes energéticos y convierte la síntesis química en un procedimiento ahorrador.

Solicitar información




Observe nuestro Política de privacidad.


Ultrasonicators such as the UP400St are widely used to intensify and accelerate organic reactions (e.g., the Diels-Alder reaction) via sonochemical effects.

Los ultrasonidos de tipo sonda, como el UP400St se utilizan ampliamente para potenciar y acelerar reacciones orgánicas como la reacción de Diels-Alder mediante efectos sonoquímicos.

Reacción de Diels-Alder por ultrasonidos utilizando disolventes eutécticos profundos

Los disolventes eutécticos profundos (DES) son soluciones de ácidos y bases de Lewis o Brønsted que forman una mezcla eutéctica. Dado que los disolventes eutécticos profundos no son inflamables, poseen bajas presiones de vapor y toxicidad, y a menudo se fabrican a partir de compuestos naturales, son una alternativa de disolvente más segura y respetuosa con el medio ambiente. Se sabe que la ultrasonicación y los disolventes eutécticos profundos actúan conjuntamente de forma sinérgica, por lo que se utilizan tanto en la síntesis química como en la extracción por ultrasonidos. El uso de disolventes eutécticos profundos también es beneficioso en las reacciones de Diels-Alder promovidas por ultrasonidos. Por ejemplo, la sonicación se utiliza para promover la reacción de Diels-Alder utilizando N-etilmaleimida como dienófilo, cambiando la naturaleza del dieno en disolventes eutécticos profundos (DES) tanto bajo calentamiento convencional como bajo activación ultrasónica.
El uso de la activación por ultrasonidos en combinación con disolventes eutécticos profundos demostró ser beneficioso al proporcionar buenos rendimientos en tiempos de reacción drásticamente reducidos.

Using ultrasonic activation of the Diels−Alder reactio in combination with deep eutectic solvents is proved to be beneficial providing good yields in drastically reduced reaction times.

Reacción de Diels-Alder mejorada por ultrasonidos.
esquema adaptado de Marullo et al., 2020

Procedimiento general para la reacción de Diels-Alder mediante DES y sonicación

Las reacciones de Diels-Alder promovidas por ultrasonidos se llevaron a cabo insertando la sonda ultrasónica (sonotrodo / cuerno) en el recipiente de reacción. Utilizando una sonda ultrasónica con una punta de 0,5 cm de diámetro, la potencia de salida nominal fue de 70 W. Las reacciones se realizaron a 40°C aplicando la sonicación en modo de pulso con ciclos de 5 segundos ON y 20 segundos OFF. La reacción de Diels-Alder intensificada por ultrasonidos dio buenos rendimientos en un tiempo mucho más corto que en condiciones silenciosas (70 min y 24 h para las reacciones sonoquímicas y silenciosas, respectivamente).
Para evaluar la eficiencia energética de la reacción de Diels-Alder intensificada por la sonoquímica, se comparó el consumo de energía para la reacción de Diels-Alder silenciosa y la promovida por ultrasonidos. Los cálculos dieron un consumo de 35.094 kJ/g para la reacción silenciosa y de 28,4 kJ/g para la reacción asistida por ultrasonidos (bocina ultrasónica con una potencia de salida de 70 W de energía neta), respectivamente. Esto supone un ahorro de energía del 99% para la reacción de Diels-Alder impulsada por la sonoquímica. Todas estas observaciones sugieren fuertemente que el uso combinado de disolventes eutécticos profundos (DES) y la irradiación por ultrasonidos es una metodología eficiente y de ahorro de energía para procesos sintéticos importantes como la reacción de Diels-Alder. (Marullo et al., 2020)

El efecto de varios disolventes eutécticos profundos en combinación con la sonicación

Los mejores resultados para la reacción de Diels-Alder promovida por ultrasonidos se obtuvieron cuando se utilizaron como disolventes los eutécticos profundos [ChCl]:[Fru] y [TBACl]:[EG]. El uso de [ChCl]:[Fru] y [TBACl]:[EG] como disolventes permitió reducir significativamente el tiempo de reacción, así como mejorar significativamente el rendimiento (para [TBACl]:[EG] 73% y 87%, y para [ChCl]:[Fru] 23 y 75% en condiciones silenciosas y sonoquímicas, respectivamente).
En algunos casos, concretamente cuando se utilizan [TBPCl]:[EG], [ChCl]:[Gly] y [AcChCl]:[EG] como disolventes, los rendimientos son comparables a los obtenidos en condiciones silenciosas, pero la velocidad del proceso químico sigue mejorando drásticamente con la sonicación.
La sonicación funciona muy bien con disolventes viscosos y de baja presión de vapor, como los líquidos iónicos (IL), ya que estas condiciones facilitan la generación de efectos de cavitación más inetnse. Dado que los disolventes eutécticos profundos poseen propiedades físicas similares a las de los líquidos iónicos, pueden utilizarse adecuadamente junto con la ultrasonicación. La interacción combinada de los disolventes eutécticos profundos (DES) y la sonicación disminuye significativamente la demanda energética de la reacción Diels-Alder. Se observan reducciones significativas del tiempo de reacción, de 24 h a 70 min, al tiempo que se obtienen muy buenos rendimientos. En cuanto a la eficiencia del proceso, esto significa que el uso combinado de disolventes eutécticos profundos (DES) y ultrasonidos permite procesar una cantidad de materiales 10 veces mayor que en condiciones silenciosas. (Marullo et al., 2020)

Solicitar información




Observe nuestro Política de privacidad.


Reacción Diels-Alder ultrasónica de alquenos oxabicíclicos

Wei y sus colegas (2004) demostraron que la ultrasonicación promovía la reacción de Diels-Alder de furanos sustituidos con dienófilos reactivos como el acetilendicarboxilato de dimetilo (DMAD) y el maleato de dimetilo, lo que permitió obtener alquenos oxabicíclicos funcionalizados en buenos rendimientos. La reacción promovida por ultrasonidos de la cicloadición Diels-Alder regiospecífica de furanos 2-vinílicos con DMAD proporcionó alquenos oxabicíclicos funcionalizados en buen rendimiento.

Reacciones de cicloadición mejoradas sónicamente

Bravo y sus colegas (2006) describieron una serie de cicloadiciones sonoquímicas en las que intervenían ciclopentadieno o 1,3-ciclohexadieno con dienófilos carbonilos en un líquido iónico a base de imidazolio como medio de reacción. Demostraron que la ultrasonicación mejora eficazmente estas reacciones de cicloadición, dando lugar a mayores rendimientos y/o reduciendo los tiempos de reacción en comparación con las correspondientes reacciones silenciosas. Por ejemplo, para dienófilos insaturados simples como la metil vinil cetona o la acroleína, los efectos de la activación ultrasónica son evidentes. Por ejemplo, la metil vinil cetona da lugar a un rendimiento del 89% en el plazo de 1 h de sonicación suave, mientras que la reacción silenciosa sólo proporcionó un 52% en el mismo tiempo de reacción.

Ultrasonidos de cualquier tamaño para reacciones Diels-Alder promovidas por la sonoquímica

Hielscher Ultrasonics diseña, fabrica y distribuye homogeneizadores ultrasónicos de alto rendimiento y equipos sonoquímicos para su integración en sistemas químicos como las reacciones de síntesis y catálisis. Los ultrasonidos de Hielscher se utilizan en todo el mundo como herramienta fiable para promover, intensificar, acelerar y mejorar las reacciones químicas.
Hielscher Ultrasonics’ Los procesadores de ultrasonidos están disponibles en cualquier tamaño, desde pequeños dispositivos de laboratorio hasta grandes procesadores industriales para aplicaciones de química de flujo y por lotes. Ajuste preciso de la amplitud de los ultrasonidos – el parámetro más importante para las aplicaciones sonoquímicas – permite operar los ultrasonidos de Hielscher con amplitudes de bajas a muy altas y ajustar la amplitud exactamente a las condiciones de proceso de ultrasonidos requeridas del sistema de reacción química específico.
Los generadores de ultrasonidos de Hielscher disponen de un software inteligente con protocolling automático de datos. Todos los parámetros de procesamiento importantes, como la energía ultrasónica, la temperatura, la presión y el tiempo, se almacenan automáticamente en una tarjeta SD integrada en cuanto se enciende el dispositivo.
La supervisión del proceso y el registro de datos son importantes para la estandarización continua del proceso y la calidad del producto. Al acceder a los datos del proceso registrados automáticamente, puede revisar las ejecuciones de sonicación anteriores y evaluar el resultado.
Otra función de fácil manejo es el control remoto por navegador de nuestros sistemas digitales de ultrasonidos. A través del control remoto del navegador puede iniciar, detener, ajustar y supervisar su procesador de ultrasonidos a distancia desde cualquier lugar.
Póngase en contacto con nosotros para obtener más información sobre nuestros homogeneizadores ultrasónicos de alto rendimiento que pueden mejorar su reacción de síntesis orgánica, como las reacciones de Diels-Alder, las reacciones de Mannich o la adición de Michael, entre muchas otras.

En la siguiente tabla encontrará algunas indicaciones sobre la capacidad de procesamiento aproximada de nuestros sonicadores:

Volumen del lote Tasa de flujo Dispositivos recomendados
1 a 500 mL 10 a 200 mL/min. UP100H
10 a 2000 mL 20 a 400 mL/min. UP200Ht, UP400St
0,1 a 20 L 0,2 a 4 L/min UIP2000hdT
10 a 100 L 2 a 10 L/min UIP4000hdT
n.a. 10 a 100 L/min UIP16000
n.a. mayor Grupo de UIP16000

Póngase en contacto con nosotros/Envíenos su pregunta

Solicite más información

Por favor, utilice el siguiente formulario para solicitar información adicional sobre los procesadores ultrasónicos, aplicaciones y precio. Estaremos encantados de discutir su proceso con usted y ofrecerle un sistema de ultrasonidos que cumpla con sus requisitos!









Por favor, tenga en cuenta Política de privacidad.


Ultrasonic high-shear homogenizers are used in lab, bench-top, pilot and industrial processing.

Hielscher Ultrasonics fabrica homogeneizadores ultrasónicos de alto rendimiento para aplicaciones de mezcla, dispersión, emulsificación y extracción a escala de laboratorio, piloto e industrial.



Literatura / Referencias

Información interesante


High performance ultrasonics! Hielscher's product range covers the full spectrum from the compact lab ultrasonicator over bench-top units to full-industrial ultrasonic systems.

Hielscher Ultrasonics fabrica homogeneizadores ultrasónicos de alto rendimiento de laboratorio a tamaño industrial.