Napsauta Kemia – Kuinka parantaa napsautusreaktioita sonikaatiolla
Napsauta kemian reaktioita, kuten kuparikatalysoituja atsidi-alkyenisykloadditioreaktioita (CuAAC), voivat hyötyä suuresti tehon ultraäänen käytöstä. Sonokemialliset vaikutukset lisäävät saantoa ja muuntokurssia. Lisäksi napsautuskemian reaktioiden yleinen tehokkuus paranee. Vihreän kemian tekniikkana ultrasonication edistää tehokkaampia ja ympäristöystävällisempiä kemiallisia reaktioita.
Ultraäänellä mainostettu kuparikatalysoitu atsidi-alkyynisykloadditio
Kuparikatalysoitu atsidi-alkyenisykloadditio (CuAAC) tunnetaan tärkeimpänä ja näkyvimpänä esimerkkinä napsautuskemian reaktioista. Cravotto ja kollegat Torinon yliopistosta (Italia) ovat kehittäneet protokollan atsidien ja alkyynien ultraääniavusteiselle 1,3-dipolaariselle sykloadditioreaktiolle käyttäen katalysaattorina metallista kuparia (Cu). Atsidoryhmä on halukas osallistumaan tällaiseen orgaaniseen reaktioon. Atsidosryhmän kytkentäkyky alkyyneihin paranee huomattavasti Cu(I):n ja Sonikaatio edistää napsautusreaktiota.
Ultraäänellä kiihtynyt reaktori ultraäänilaitteella UP200St tehostettuihin kemiallisiin reaktioihin napsautuskemiassa.
- parempi kytkentäkapasiteetti
- Korkeammat tuotokset
- Nopeampi reaktio
- Parempi reaktiokinetiikka
- vihreän kemian
- Yksinkertainen & turvallinen toiminta
Sonokemiallisesti parannettu napsautuskemia: Kuparikatalysoitu sykloadditio fenyyliasetyleenillä paranee ultraäänellä.
(Tutkimus ja grafiikka: © Cintas et ai., 2010)
Sonokemiallisten reaktioiden edut
Ultraäänisynteesi (sono-synteesi) on noussut yhdeksi kemian arvostetuimmista tehostamistekniikoista useiden etujen vuoksi. Sonokemiallisesti edistetyt reaktiot ovat parempia kuin tavanomaiset kiihtyneet tai lämpöpohjaiset menetelmät reaktionopeuden, saannon, toiminnan yksinkertaisuuden, tuotteiden puhtauden, energiatehokkuuden jne. On tieteellisesti osoitettu, että tehon ultraäänen käyttö voi edistää kemiallisia reaktioita ja voi lyhentää reaktioaikaa sekä ei-toivottuja sivureaktioita. Vaihtoehtoisena vihreänä energialähteenä sonikaatio tekee monista kemiallisista reaktioista ympäristöystävällisempiä, koska tarvitaan vähemmän reagensseja, miedompia liuottimia ja vähemmän energiaa.
Sonokemialliset kuparikatalysoidut orgaaniset reaktiot
Ultraäänen ja sonokemian hyödylliset vaikutukset metalleihin liittyviin reaktioihin ovat hyvin tunnettuja. Sonikaatio edistää passivoivien kerrosten mekaanista poistamista ja parantaa sekä massansiirtoa että elektroninsiirtoa metallista orgaaniseen akseptoriin.
Ultraääniavusteista napsautussynteesiä on käytetty monenlaisten 1,4-disubstituoitujen 1,2,3-triatsolijohdannaisten valmistukseen alkaen sekä pienistä molekyyleistä että oligomeereistä, kuten syklodekstriinistä (CD). Tätä tehokasta ja vihreämpää protokollaa käyttämällä kaikki adduktit voidaan syntetisoida 2-4 tunnissa (mukaan lukien työ ja ilman karakterisointia). Click-kemian on osoitettu pystyvän yhdistämään kemian suoraan biologiaan, jolloin siitä tulee todellinen monitieteinen reaktio, jolla on erittäin laaja sovellettavuus.
(vrt. Cintas et al., 2010)
Suljettu ultraäänireaktori sonokemiallisia reaktioita varten, esimerkiksi napsautuskemiassa.
Aikaa säästävä napsautuskemia ultraäänellä kiihdytetyn reaktiokinetiikan vuoksi
Ultraäänen toteuttaminen voi nopeuttaa hitaita kemiallisia reaktioita, jotka kestävät normaalisti useita tunteja erätilassa. Merkittävästi parantuneen reaktiokinetiikan vuoksi reaktioaika voidaan lyhentää useisiin minuutteihin. Ultraäänivirtausreaktorin käyttö voi parantaa huomattavasti saantoa, saada ajansäästöjä ja siten johtaa tavanomaisesti hitaiden synteesien suureen tehokkuuteen.
Korkean suorituskyvyn ultraäänilaitteet sonokemiallisesti parannetuille napsautusreaktioille
Hielscher Ultrasonics suunnittelee, valmistaa ja jakelee korkean suorituskyvyn anturityyppisiä ultraäänilaitteita, sonokemiallisia reaktoreita ja lisävarusteita hienostuneisiin sonokemiallisiin prosesseihin. Ultraääniprosessoreilla, jotka vaihtelevat 50 watista 16 000 wattiin koetinta kohti (sonotrode / sarvi), Hielscher pystyy tarjoamaan sinulle sopivimman sonokemiallisen asennuksen kemialliseen reaktioosi.
Hielscherin ultraäänilaitteet tunnustetaan laadustaan, luotettavuudestaan ja kestävyydestään. Hielscher Ultrasonics on ISO-sertifioitu yritys, joka painottaa erityisesti korkean suorituskyvyn ultraäänilaitteita, joissa on uusinta tekniikkaa ja käyttäjäystävällisyyttä. Tietenkin Hielscherin ultraäänilaitteet ovat CE-yhteensopivia ja täyttävät UL: n, CSA: n ja RoHs: n vaatimukset.
Seuraavassa taulukossa on merkintä ultrasonicatorien likimääräisestä käsittelykapasiteetista:
| erätilavuus | Virtausnopeus | Suositeltavat laitteet |
|---|---|---|
| 1 - 500 ml | 10 - 200 ml / min | UP100H |
| 10 - 2000 ml | 20 - 400 ml / min | Uf200 ः t, UP400St |
| 0.1 - 20L | 0.2 - 4 l / min | UIP2000hdT |
| 10 - 100 litraa | 2 - 10 l / min | UIP4000hdT |
| 15 - 150L | 3-15 l/min | UIP6000hdT |
| n.a | 10 - 100 l / min | UIP16000 |
| n.a | suuremmat | klusterin UIP16000 |
Ota meihin yhteyttä! / Kysy meiltä!
Hielscher Ultrasonics valmistaa korkean suorituskyvyn ultraäänihomygenisoijia sovellusten sekoittamiseen, dispersiointiin, emulgointiin ja uuttamiseen laboratoriossa, pilotissa ja teollisessa mittakaavassa.
Kirjallisuus / Referenssit
- 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.
Tosiasiat, jotka kannattaa tietää
Click Chemistry palkittiin Nobelin kemianpalkinnolla 2022
Sharplessin ja työtovereiden vuonna 2001 keksimä napsautuskemia on käsite, jota ehdotetaan lähes täydellisten reaktioiden luokalle, jotka ovat erittäin tehokkaita korkealla atomitaloudella, laaja-alaisesti ja stereospesifisiä (mutta eivät välttämättä enantioselektiivisiä), tuottavat vain loukkaamattomia sivutuotteita, jotka voidaan helposti poistaa, ja vaativat vain yksinkertaisia reaktio-olosuhteita sekä helposti saatavilla olevia reagensseja ja yksinkertaisia tuotteen eristysmenetelmiä.
Hielscher Ultrasonics valmistaa korkealaatuisia ultraäänihomygenisoijia laboratorio että teollisen koon mukaan.