Sonokemiallisesti parannetut Mannichin reaktiot
Mannichin reaktiot ovat tärkeitä hiili–hiilisidontareaktioita, joita käytetään laajalti esimerkiksi lääketuotannossa ja luonnontuotteiden synteesissä. Vaikka suurin osa yhden potin Mannichin reaktioista on hyvin hitaita, ultrasonicationin myönteiset vaikutukset Mannichin reaktioihin on toteutettu nopeasti tuoton ja reaktioiden parantamiseksi sekä perinteisesti pitkän reaktioajan lyhentämiseksi lyhyeen menettelyyn Mannichin reaktioissa.
Sonokemia ja sen edut Mannichin reaktioissa
Mannichin reaktio on yksi tärkeimmistä orgaanista synteesiä muodostavia hiili-hiili-sidoksia muodostavia reaktioita, koska se tarjoaa synteettisesti ja biologisesti tärkeitä β-aminokarbonyyliyhdisteitä, jotka ovat tärkeitä välituotteita erilaisten typpeä sisältävien luonnontuotteiden ja lääkkeiden rakentamisessa.
Ultraääni inline-järjestelmä sonokemiallisille reaktioille, esim.
Ultraäänisäteilyn ja sitä kautta syntyvät sonokemialliset vaikutukset ovat todistetusti nopeuttaneet Mannichin reaktiokinetiikkaa voimakkaasti, esimerkiksi 13-kertaisesti 20 tunnin ja 1,5 tunnin reaktioajassa.
Ultrasonication parantaa yhden potin Mannich reaktio ketonit, aldehydit ja amiinit katalysoitu sulfaamihappo katalyytti.
Zeng et ai., 2009 -ohjelmasta mukautettu järjestelmä
- Merkittävästi nopeutettu reaktioaika
- Korkeammat tuotokset
- Tarkasti hallinnan edellytykset
- lämpötilan säätö
- erä ja in-line
- vihreän kemian
Ultra ääni mannich reaktio β-aminokarbonyyli yhdisteet
Sulfaamihappo (NH2NIIN3H, SA) käytettiin tehokkaana, edullisena, myrkyttömyytenä ja kierrätettävänä vihreänä katalysaattorina aldehydien ultraääniavusteisen yhden potin Mannich-reaktioon ketonien ja amiinien kanssa. Tällä ultraääniprotokollalla on etuja, jotka ovat korkea saanto, lievä tila, ei ympäristön pilaantumista ja yksinkertaiset työmenetelmät. Mikä tärkeintä, beeta-aminokarbonyyliyhdisteet, joissa on orto-korvatut aromaattiset amiinit, saadaan tällä menetelmällä ensimmäistä kertaa hyväksyttävissä hyvissä tuotoksissa.
Sulfaamihappo katalysaattorina tutkittiin ja 10-molainen sulfaamihappo riitti ajamaan reaktion kokonaan 95%: n saantoon merkittävästi nopeutetussa reaktioajassa 1,5 h (verrattuna nopeaan sekoittamiseen, joka saavutti vain 85%: n tuoton noin 20h: ssa). Tämä korostaa vakiintunutta tosiasiaa, että teho ultraääni ja sonokemia nopeuttavat orgaanisia reaktioita. Alla olevassa taulukossa esitetään ultrasonication merkittävät edut mannichin reaktioiden nopeaan sekoittamiseen.
Taulukosta käy ilmi, että ultraäänellä katalysoituneet Mannichin reaktiot ovat huomattavasti nopeampia ja tehokkaampia verrattuna nopeaan sekoittaen.
Tutkimus: © Zeng et al., 2009
Korkean suorituskyvyn sonokemialliset laitteet Mannichin reaktioihin
Sonokemiallisia laitteita kemiallisten tuotteiden, kuten aminokarbonyyliyhdisteiden ja muiden välituotteiden, synteesiin ja katalyysiin on helposti saatavilla missä tahansa koossa – kompaktista laboratorion ultraäänireaktorista täysin teollisiin ultraäänireaktoreihin. Hielscher Ultrasonics suunnittelee, valmistaa ja jakelee suuritehoisia ultraääniaimia. Kaikki ultraäänijärjestelmät valmistetaan pääkonttorissa Teltowissa, Saksassa ja jaetaan sieltä ympäri maailmaa.
Hielscher-ultraäänilaitteiden hienostunut laitteisto ja älykäs ohjelmisto on suunniteltu takaamaan luotettava toiminta, toistettavissa oleva lopputulos sekä käyttäjäystävällisyys. Hielscher-ultraääniastiat ovat kestäviä ja luotettavia, mikä mahdollistaa sen, että ne voidaan asentaa ja käyttää raskaissa olosuhteissa. Toiminta-asetuksiin pääsee helposti käsiksi ja niihin voi soittaa intuitiivisen valikon kautta, johon pääsee digitaalisen värikosketusnäytön ja selaimen kaukosäätimen kautta. Siksi kaikki käsittelyolosuhteet, kuten nettoenergia, kokonaisenergia, amplitudi, aika, paine ja lämpötila, kirjataan automaattisesti sisäänrakennetulle SD-kortille. Näin voit tarkistaa ja vertailla aiempia sonikaatioajoja ja optimoida sonokemiallisesti parannettujen reaktioiden, kuten Mannichin reaktion, Diels-Alder-reaktion tai Michaelin, synteesin ja funktionalisoinnin korkeimman tehokkuuden lisäksi.
Hielscher Ultrasonics -järjestelmiä käytetään maailmanlaajuisesti sonokemiallisiin prosesseihin (sono-synteesi ja sono-katalyysi), ja ne ovat osoittautuneet luotettaviksi laitteiksi erä- ja jatkuvassa in-line-tilassa. Hielscherin teolliset ultraäänikoneet voivat helposti käyttää korkeita amplitudia jatkuvassa käytössä (24/7/365). Jopa 200 μm: n amplitudit voidaan helposti jatkuvasti tuottaa tavallisilla sonotrodeilla (ultraäänianturit / sarvet). Vielä korkeampia amplitudit, räätälöity ultraääni ultraääni sonotrodit ovat saatavilla. Kestävyyksistään ja vähäisestä huollostaan johtuen ultraääniastiamme asennetaan yleisesti raskaisiin sovelluksiin ja vaativiin ympäristöihin.
Hielscher ultraääniprosessorit sonokemiallisia synteestejä on jo asennettu maailmanlaajuisesti kaupallisessa mittakaavassa. Ota yhteyttä nyt keskustellaksesi sonokemiallisesta synteesistäsi Mannichin reaktion kautta! Kokenut henkilökuntamme jakaa mielellään lisää tietoa sonokemiallisesta synteesireitistä, ultraäänijärjestelmistä ja hinnoittelusta!
Ultraäänisynteesimenetelmän avulla kemiallinen tuotantosi on erinomainen tehokkuudessa, yksinkertaisuudessa ja alhaisissa kustannuksissa verrattuna muihin katalyyttisiin synteesiprosesseihin!
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 |
| 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
- 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.
Tosiasiat, jotka kannattaa tietää
Mikä on Mannichin reaktio?
Mannichin reaktio perustuu ei-toivotun aldehydin, primaari- tai sekundaarisen amiinin ja aminometyloituja tuotteita tuottavan hiiliyyliyhdisteen monikomponenttikondensaatioon. Aldehydin iminiumjohdannainen toimii mannichin reaktion hyväksyjänä.
Mannichin reaktiota käytetään monilla orgaanisen kemian aloilla. Koska Mannichin reaktio voidaan suorittaa kätevänä yhden potin reaktiona ja se voidaan myös asettaa kaksinkertaisiksi Mannichin reaktioiksi, tätä reaktiotyyppiä käytetään hienojen kemikaalien, erikoiskemikaalien, lääkkeiden ja luonnollisten aineiden synteesiin (käytetään biosynteettisiin reitteihin, erityisesti alkaloidien, peptidien ja nukleotidien synteesiin).
Yleisiä esimerkkejä Mannichin reaktion kautta syntetisoitujen kemikaalien osalta ovat:
- alkyyliamiinit
- peptidit, nukleotidit, antibiootit ja alkaloidit (esim. trofiini)
- maatalouskemikaalit, kuten kasvien kasvua säätelevät
- maalit ja polymeerit
- Katalyytit
- formaldehydikudoksen ristiinkytkeminen
- lääkkeet ja lääkkeet (esim. rolitetrasykliini (tetrasykliinin ja pyrrolidiinin Mannich-tuote), fluoksetiini (masennuslääke), tramadoli ja tolmetiini (tulehduskipulääke).
- saippua ja pesuaineet: Mannichin reaktiota käytetään alkyyliamiinien syntetisoimiseen muuntamalla muut kuin polaariset hiilivedyt saippuaksi tai pesuaineiksi. Näitä tuloksena olevia yhdisteitä käytetään erilaisissa puhdistussovelluksissa, autojen polttoainekäsittelyissä ja epoksipinnoitteissa
- polyeetteriamiinit korvattavista haaraketjualyylieetteristä
- α,β-tyydyttymättömät ketonit Mannichin reaktiotuotteiden lämpöhajoamalla (esim. metyylivinyyliketoni 1-dietylamino-butaani-3-onesta)
Hielscher Ultrasonics valmistaa korkealaatuisia ultraäänihomygenisoijia laboratorio että teollisen koon mukaan.