Ultraäänellä mainostettu Michaelin lisäysreaktio

Epäsymmetriset Michael-reaktiot ovat eräänlainen organokatalyyttinen reaktio, joka voi hyötyä suuresti sonikaatiosta. Michael-reaktiota tai Michael-lisäystä käytetään laajalti kemiallisissa synteeseissä, joissa hiili-hiili-sidokset muodostuvat lievissä olosuhteissa. Ultrasonication ja sen sonokemialliset vaikutukset ovat erittäin tehokkaita Michael-reaktioiden ohjaamisessa ja edistämisessä, mikä johtaa suurempiin saantoihin, lyhentää merkittävästi reaktioaikaa ja samalla edistää ympäristöystävällistä vihreää kemiaa.

Sonokemia ja Mikaelin lisäys

Sonokemia on vakiintunut sen hyödyllisistä vaikutuksista kemiallisiin reaktioihin – johtaa usein suurempiin saantoihin, nopeutettuun reaktionopeuteen, leudompiin, ympäristöystävällisiin olosuhteisiin sekä säästöön ja yksinkertaiseen käyttöön. Tämä tarkoittaa, että sonokemia on tehokas ja vaaraton menetelmä synteettisten ja katalyyttisten kemiallisten reaktioiden aktivoimiseksi, edistämiseksi ja ohjaamiseksi. Ultraäänikäsittelyn ja sonokemian mekanismi perustuu akustisen kavitaation ilmiöön, joka indusoi ainutlaatuisia erittäin korkeiden paineiden ja lämpötilojen olosuhteita kuplien väkivaltaisen romahtamisen kautta nestemäisessä väliaineessa. Ultraääni- tai akustisen kavitaation vaikutukset käynnistävät reaktioita ottamalla käyttöön suurta energiaa, parantavat massansiirtoa ja helpottavat siten kemiallisia muutoksia.
Michael-reaktio tai Michael-lisäys on karbanionin tai muun nukleofiilin nukleofiilinen lisäys α,β-tyydyttymättömään karbonyyliyhdisteeseen, joka sisältää elektronia poistavan ryhmän. Mikaelin reaktio ryhmitellään suurempaan konjugaattilisäysten luokkaan. Michael-lisäystä, jota arvostetaan yhtenä hyödyllisimmistä menetelmistä hiili-hiili-sidosten lievässä muodostumisessa, käytetään laajalti moninaisten aineiden orgaaniseen synteesiin. Michael-lisäyksestä on olemassa monia epäsymmetrisiä muunnelmia, jotka ovat eräänlainen organokatalyyttinen reaktio.

Sonokatalyysi ja emäksinen savi katalysoivat Michaelin Imidatsolin lisääminen

(2002) hyödynsi ultrasonicationia ja sen sonokemiallisia vaikutuksia kehittääkseen uuden synteesireitin N-substituoiduille imidatsolijohdannaisille 21 lisäämällä Michael-imidatsolia etyyliakrylaattiin, jota katalysoivat emäksiset savet, nimittäin Li+ ja Cs + montmorilloniitit. Ultraääniaktivaatiota käyttämällä imidatsoli tiivistettiin etyyliakrylaatilla käyttäen kahta perussavea – Li+- ja Cs+-montmorilloniitit. Alkaliset savet, kuten Li + ja Cs + montmorilloniitit, ovat aktiivisia ja erittäin selektiivisiä katalyyttejä sonikaatiossa, mikä osoittaa positiivisia vaikutuksia imidatsolin Michael-lisäykseen etyyliakrylaattiin. Sonokemiallisesti edistetty katalyysi edistää ja parantaa N-substituoitujen imidatsolijohdannaisten muodostumista verrattuna muihin tavanomaisiin lämpölämmitysreaktioihin. Muuntaminen kasvaa savien emäksisyyden ja ultrasonication-ajan myötä. Saanto oli suurempi, kun käytettiin Cs+-montmorilloniitteja verrattuna Li+:aan, mikä saattaa selittyä korkeammalla emäksisyydellä. (Katso reaktiokaavio alla)

Sonokatalyyttinen reaktio: Michaelin imidatsolin lisääminen etyyliakrylaattiin
(kaavio mukautettu Mohapatra et ai., 2018.)

Toinen ultraääniavusteinen Michael-lisäys on piidioksidirikkihapon edistämä indolin katalyysi. (2006) reagoi piidioksidi-rikkihappoon ja α β-tyydyttymättömiin ketoaineisiin ultraäänellä saadakseen 50–85%: n β-indolyyliketonisaannon huoneenlämpötilassa.

Liuotin- ja katalyyttivapaat Aza-Michael-reaktiot

Amiinien konjugaattilisäys konjugoituihin alkeeneihin – tunnetaan nimellä aza-Michael-reaktio – on kemiallinen avainvaihe erilaisten monimutkaisten luonnontuotteiden, antibioottien, a-aminoalkoholien ja kiraalisten apuaineiden synteesissä. Ultrasonication on osoitettu kykenevän edistämään tällaista aza-Michael-lisäysreaktiota liuotinvapaassa ja katalyytittomassa ympäristössä.

Ultraäänen aiheuttama aza-Michael-reaktio vedessä on testattu useilla amiineilla ja tyydyttymättömillä ketoneilla, tyydyttymättömällä nitriilillä ja tyydyttymättömällä esterillä. Sonokemiallisesti edistetty reaktio antoi korkeat saannot nopeassa ja yksinkertaisessa menettelyssä.
tutkimus ja taulukko: © Bandyopadhyay et ai., 2012

Yksinkertainen Michaelin ferrosenylenonien lisäys alifaattisten amiinien kanssa voidaan suorittaa sonokemiallisesti edistetyssä reaktiossa ilman liuottimien ja katalyyttien käyttöä huoneenlämpötilassa. Tällä sonokemiallisella Michael-lisäyksellä on varaa 1-ferrosenyyli-3-aminokarbonyyliyhdisteisiin nopeassa prosessissa, joka antaa suuria saantoja, mikä on tehokasta myös muiden α,β-tyydyttymättömien karbonyyliyhdisteiden, kuten kalkonin, karboksyyliesterin jne., atsa-Michael-reaktiossa. Tämä sonokemiallinen reaktio ei ole vain hyvin yksinkertainen ja helppo käsitellä, vaan se on myös nopea, ympäristöystävällinen ja edullinen prosessi, jotka ovat vihreän kemian ominaisuuksia. (Yang et ai., 2005)
Banikin tutkimusryhmä kehitti toisen yksinkertaisen, suoraviivaisen, nopean, vesivälitteisen katalyytittömän protokollan useiden amiinien aza-Michael-additioreaktiolle α β-tyydyttymättömiin karbonyyliyhdisteisiin ultraäänellä. Sonokemiallisesti indusoitu useiden amiinien lisääminen α,β-tyydyttymättömiin ketoneihin, estereihin ja nitriileihin on suoritettu erittäin tehokkaasti vedessä sekä liuotinvapaissa olosuhteissa. Tässä menetelmässä ei ole käytetty katalyyttejä tai kiinteitä tukia. Reaktionopeuden huomattavaa paranemista on havaittu vedessä ultraäänellä indusoidulla menetelmällä. Tämä ympäristöystävällinen menettely on tarjonnut tuotteiden puhtaan muodostumisen paremmalla selektiivisyydellä. (Bandyopadhyay et ai., 2012)

Liuottimien ja sonokemiallisen käsittelyn vaikutukset piperidiinin (1 ml) ja metyyliakrylaatin (1 ml) atsa-michael-reaktioon 1 ml:ssa liuotinta.
tutkimus ja taulukko: © Bandyopadhyay et ai., 2012

Ultraäänianturit ja reaktorit sonokemiallisiin reaktioihin

Hielscher-ultraäänilaitteiden hienostunut laitteisto ja älykäs ohjelmisto on suunniteltu takaamaan luotettava sonokemiallinen käsittely, esimerkiksi suorittamalla orgaaninen synteesi ja katalyysireaktiot toistettavilla tuloksilla ja käyttäjäystävällisellä tavalla.
Hielscher Ultrasonics -järjestelmiä käytetään maailmanlaajuisesti sonokemiallisiin prosesseihin, mukaan lukien orgaaniset synteettiset reaktiot, kuten Michael-lisäykset, Mannich-reaktio, Diels-Alder-reaktio ja monet muut kytkentäreaktiot. Hielscher-ultraäänilaitteita, jotka ovat osoittautuneet luotettaviksi korkealaatuisten kemiallisten tuotteiden korkean saannon synteesissä, ei käytetä vain laboratorio-olosuhteissa vaan myös teollisessa tuotannossa. Kestävyytensä ja vähäisen huoltonsa vuoksi ultraäänilaitteemme asennetaan yleisesti raskaisiin sovelluksiin ja vaativiin ympäristöihin.
Hielscherin ultraääniprosessorit sonokemiallisille synteeseille, katalysoinneille, kiteytymiselle ja muille reaktioille on jo asennettu maailmanlaajuisesti kaupallisessa mittakaavassa. Ota yhteyttä nyt keskustellaksesi sonokemiallisesta valmistusprosessistasi! Kokenut henkilökuntamme jakaa mielellään lisätietoja sonokemiallisen synteesin reitistä, ultraäänijärjestelmistä ja hinnoittelusta!

Alla oleva taulukko antaa sinulle viitteitä ultraäänilaitteidemme likimääräisestä käsittelykapasiteetista:

Kirjallisuus / Viitteet