Sonokemiallisesti parannetut Mannich-reaktiot
Mannich-reaktiot ovat tärkeitä hiili-hiili-sidoksia muodostavia reaktioita, joita käytetään laajalti teollisuudessa, kuten lääketuotannossa ja luonnontuotteiden synteesissä. Vaikka suurin osa yhden potin Mannich-reaktioista on hyvin hitaita, ultrasonicationin positiiviset vaikutukset Mannich-reaktioihin on toteutettu nopeasti saannon ja reaktionopeuden parantamiseksi sekä perinteisesti pitkän reaktioajan lyhentämiseksi lyhyeen menettelyyn Mannich-reaktioissa.
Sonokemia ja sen edut Mannichin reaktioissa
Mannichin reaktio on yksi tärkeimmistä hiili-hiili-sidoksia muodostavista reaktioista orgaanisessa synteesissä, koska se tarjoaa synteettisesti ja biologisesti tärkeitä β-aminokarbonyyliyhdisteitä, jotka ovat tärkeitä välituotteita erilaisten typpeä sisältävien luonnontuotteiden ja lääkkeiden rakentamisessa.
Ultraääni-inline-järjestelmä sonokemiallisiin reaktioihin, esimerkiksi parannettuihin Mannich-reaktioihin
Ultraäänisäteilytyksen ja siten syntyneiden sonokemiallisten vaikutusten on osoitettu nopeuttavan reaktiokinetiikkaa Mannich-reaktioissa rajusti, esimerkiksi 13-kertaisella vähennyksellä 20 tunnista 1,5 tuntiin reaktioajassa.
Ultrasonication parantaa sulfamiinihappokatalyytin katalysoimien ketonien, aldehydien ja amiinien yhden potin Mannich-reaktiota.
Kaavio mukautettu julkaisusta Zeng et al., 2009
- Merkittävästi nopeampi reaktioaika
- Korkeammat saannot
- Tarkasti hallittavat olosuhteet
- Lämpötilan säätö
- Erä ja rivi
- Vihreä kemia
β-aminokarbonyyliyhdisteiden ultraääni Mannich-reaktio
Sulfamiinihappo (NH2NIIN3H, SA) käytettiin tehokkaana, edullisena, myrkyttömänä ja kierrätettävänä vihreänä katalysaattorina aldehydien ultraääniavusteisessa yhden potin Mannich-reaktiossa ketonien ja amiinien kanssa. Tämän ultraääniprotokollan etuna on korkea saanto, lievä tila, ei ympäristön saastumista ja yksinkertaiset työmenetelmät. Tärkeintä on, että beeta-aminokarbonyyliyhdisteet, joissa on ortosubstituoituja aromaattisia amiineja, saadaan tällä menetelmällä ensimmäistä kertaa hyväksyttävistä hyviin saantoihin.
Sulfamiinihappoa katalysaattorina tutkittiin ja 10-molaarinen sulfamiinihappo riitti ajamaan reaktion kokonaan 95%: n saantoon merkittävästi nopeutetussa 1,5 tunnin reaktioajassa (verrattuna nopeaan sekoittamiseen, jolla saavutettiin vain 85%: n saanto noin 20 tunnissa). Tämä korostaa vakiintunutta tosiasiaa, että tehon ultraääni ja sonokemia nopeuttavat orgaanisia reaktioita. Alla olevassa taulukossa esitetään ultrasonicationin merkittävät edut Mannich-reaktioiden nopeaan sekoittamiseen verrattuna.
Taulukko osoittaa, että ultraäänellä katalysoidut Mannich-reaktiot ovat huomattavasti nopeampia ja tehokkaampia verrattuna nopeaan sekoittamiseen.
Tutkimus: © Zeng et al., 2009
Korkean suorituskyvyn sonokemialliset laitteet Mannich-reaktioihin
Sonokemialliset laitteet kemiallisten tuotteiden, kuten aminokarbonyyliyhdisteiden ja muiden välituotteiden, synteesiin ja katalyysiin ovat helposti saatavilla missä tahansa koossa – kompakteista laboratorioultraäänilaitteista täysin teollisiin ultraäänireaktoreihin. Hielscher Ultrasonics suunnittelee, valmistaa ja jakelee suuritehoisia ultraäänilaitteita. Kaikki ultraäänijärjestelmät valmistetaan pääkonttorissa Teltowissa, Saksassa ja jaetaan sieltä ympäri maailmaa.
Hielscher-ultraäänilaitteiden hienostunut laitteisto ja älykäs ohjelmisto on suunniteltu takaamaan luotettava toiminta, toistettavat tulokset sekä käyttäjäystävällisyys. Hielscher-ultraäänilaitteet ovat kestäviä ja luotettavia, mikä mahdollistaa asennuksen ja käytön raskaissa olosuhteissa. Käyttöasetuksiin pääsee helposti käsiksi ja niihin voi valita intuitiivisen valikon kautta, johon pääsee digitaalisen värikosketusnäytön ja selaimen kaukosäätimen kautta. Siksi kaikki käsittelyolosuhteet, kuten nettoenergia, kokonaisenergia, amplitudi, aika, paine ja lämpötila, tallennetaan automaattisesti sisäänrakennetulle SD-kortille. Tämän avulla voit tarkistaa ja verrata aiempia sonikaatioajoja ja optimoida sonokemiallisesti parannettujen reaktioiden, kuten Mannich-reaktion, Diels-Alder-reaktion tai Michael-lisäyksen, synteesin ja funktionalisoinnin suurimpaan hyötysuhteeseen.
Hielscher Ultrasonics -järjestelmiä käytetään maailmanlaajuisesti sonokemiallisiin prosesseihin (sono-synteesi ja sono-katalyysi), ja niiden on osoitettu olevan luotettavia laitteita erä- ja jatkuvassa in-line-tilassa. Hielscherin teolliset ultraäänilaitteet voivat helposti ajaa suuria amplitudit jatkuvassa toiminnassa (24/7/365). Jopa 200 μm: n amplitudit voidaan helposti tuottaa jatkuvasti tavallisilla sonotrodeilla (ultraäänianturit / sarvet). Vielä suuremmille amplitudille on saatavana räätälöityjä ultraäänisonotrodeja. Kestävyytensä ja vähäisen huoltonsa vuoksi ultraäänilaitteemme asennetaan yleisesti raskaisiin sovelluksiin ja vaativiin ympäristöihin.
Hielscherin ultraääniprosessorit sonokemiallisille synteeseille on jo asennettu maailmanlaajuisesti kaupallisessa mittakaavassa. Ota yhteyttä nyt keskustellaksesi sonokemiallisesti ajavasta synteesistäsi Mannich-reaktion kautta! Kokenut henkilökuntamme jakaa mielellään lisätietoja sonokemiallisen synteesin reitistä, ultraäänijärjestelmistä ja hinnoittelusta!
Ultraäänisynteesimenetelmän etuna kemiallinen tuotanto on erinomainen tehokkuudessa, yksinkertaisuudessa ja alhaisissa kustannuksissa verrattuna muihin katalyyttisiin synteesiprosesseihin!
Alla oleva taulukko antaa sinulle viitteitä ultraäänilaitteidemme likimääräisestä käsittelykapasiteetista:
| Erän tilavuus | Virtausnopeus | Suositellut laitteet |
|---|---|---|
| 1 - 500 ml | 10 - 200 ml / min | UP100H |
| 10 - 2000ml | 20–400 ml/min | UP200Ht, UP400St |
| 0.1 - 20L | 0.2–4 l/min | UIP2000hdT |
| 10-100L | 2 - 10L / min | UIP4000hdT |
| n.a. | 10-100L / min | UIP16000 |
| n.a. | suurempi | klusteri UIP16000 |
Ota yhteyttä! / Kysy meiltä!
Hielscher Ultrasonics valmistaa korkean suorituskyvyn ultraäänihomogenisaattoreita sekoitussovelluksiin, dispersioon, emulgointiin ja uuttamiseen laboratorio-, pilotti- ja teollisessa mittakaavassa.
Kirjallisuus / Viitteet
- 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.
Faktoja, jotka kannattaa tietää
Mikä on Mannichin reaktio?
Mannich-reaktio perustuu ei-enolisoituvan aldehydin, primaarisen tai sekundaarisen amiinin ja enolisoituvan karbonyyliyhdisteen monikomponenttiseen kondensaatioon, joka tuottaa aminometyloituja tuotteita. Aldehydin iminiumjohdannainen toimii akseptorina Mannich-reaktiossa.
Mannich-reaktiota käytetään monilla orgaanisen kemian aloilla. Koska Mannich-reaktio voidaan suorittaa kätevänä yhden potin reaktiona ja asettaa myös kaksois-Mannich-reaktioiksi, tätä reaktiotyyppiä käytetään hienojen kemikaalien, erikoiskemikaalien, lääkkeiden ja luonnollisten aineiden synteesiin (käytetään biosynteettisissä reiteissä, erityisesti alkaloidien, peptidien ja nukleotidien synteesissä).
Yleisiä esimerkkejä Mannich-reaktion kautta syntetisoiduista kemikaaleista ovat:
- Alkyyliamiinit
- peptidit, nukleotidit, antibiootit ja alkaloidit (esim. tropinoni)
- maatalouskemikaalit, kuten kasvien kasvunsääteet
- maalit ja polymeerit
- Katalyytit
- formaldehydikudoksen silloitus
- lääkkeet ja farmaseuttiset lääkkeet (esim. rolitetrasykliini (tetrasykliinin ja pyrrolidiinin Mannich-tuote), fluoksetiini (masennuslääke), tramadoli ja tolmetiini (tulehduskipulääke).
- saippua ja pesuaineet: Mannich-reaktiota käytetään alkyyliamiinien syntetisoimiseen, ei-polaaristen hiilivetyjen muuntamiseen saippuaksi tai pesuaineiksi. Näitä tuloksena olevia yhdisteitä käytetään erilaisissa puhdistussovelluksissa, autojen polttoainekäsittelyissä ja epoksipinnoitteissa
- polyeetteriamiinit substituoiduista haaraketjuisista alkyylieettereistä
- α,β-tyydyttymättömät ketonit Mannichin reaktiotuotteiden (esim. metyylivinyyliketoni 1-dietyyliaminobutan-3-onista) lämpöhajoamisen avulla
Hielscher Ultrasonics valmistaa korkean suorituskyvyn ultraäänihomogenisaattoreita laboratorio jotta Teollisuuden koko.