ક્લિક રસાયણશાસ્ત્ર – સોનિકેશન વડે ક્લિક પ્રતિક્રિયાઓ કેવી રીતે વધુ અસરકારક બનાવવી
કોપર-ઉત્પ્રેરિત એઝાઇડ-આલ્કાઇન ચક્રીય સંયોજન (CuAAC) જેવી ક્લિક રસાયણશાસ્ત્રની પ્રતિક્રિયાઓને શક્તિશાળી અલ્ટ્રાસાઉન્ડના ઉપયોગથી ઘણો લાભ થઈ શકે છે. સોનોકેમિકલ અસરો નીપજ અને રૂપાંતરણ દર વધારે છે. વધુમાં, ક્લિક રસાયણશાસ્ત્રની પ્રતિક્રિયાઓની એકંદર કાર્યક્ષમતા સુધરે છે. હરિત રસાયણશાસ્ત્રની એક તકનીક તરીકે, અલ્ટ્રાસોનિકેશન વધુ કાર્યક્ષમ અને પર્યાવરણને વધુ અનુકૂળ રાસાયણિક પ્રતિક્રિયાઓમાં યોગદાન આપે છે.
અલ્ટ્રાસોનિક રીતે પ્રોત્સાહિત કોપર-ઉત્પ્રેરિત એઝાઇડ-આલ્કાઇન ચક્રીય સંયોજન
કોપર-ઉત્પ્રેરિત એઝાઇડ-આલ્કાઇન ચક્રીય સંયોજન (CuAAC) ક્લિક રસાયણશાસ્ત્રની પ્રતિક્રિયાઓના સૌથી મહત્વપૂર્ણ અને અગ્રણી ઉદાહરણ તરીકે જાણીતું છે. તુરિન યુનિવર્સિટી (ઇટાલી)ના Cravotto અને તેમના સહકર્મીઓએ ધાત્વિક કોપર (Cu)નો ઉત્પ્રેરક તરીકે ઉપયોગ કરીને એઝાઇડ્સ અને આલ્કાઇન્સની અલ્ટ્રાસાઉન્ડ-સહાયિત 1,3-દ્વિધ્રુવીય ચક્રીય સંયોજન પ્રતિક્રિયા માટેની પદ્ધતિ વિકસાવી છે. એઝિડો સમૂહ આ પ્રકારની કાર્બનિક પ્રતિક્રિયામાં સહેલાઈથી ભાગ લે છે. Cu(I)ની હાજરીમાં એઝિડો સમૂહની આલ્કાઇન્સ સાથેની યુગ્મન ક્ષમતા નોંધપાત્ર રીતે સુધરે છે અને સોનિકેશન ક્લિક પ્રતિક્રિયાને પ્રોત્સાહિત કરે છે.
અલ્ટ્રાસોનિક રીતે હલાવવામાં આવતું રિએક્ટર અલ્ટ્રાસોનિકેટર UP200St સાથે ક્લિક રસાયણશાસ્ત્રમાં રાસાયણિક પ્રતિક્રિયાઓને તીવ્ર બનાવવા માટે.
- સુધરેલી યુગ્મન ક્ષમતા
- વધુ નીપજ
- વધુ ઝડપી પ્રતિક્રિયા
- સુધરેલું પ્રતિક્રિયા ગતિકશાસ્ત્ર
- હરિત રસાયણશાસ્ત્ર
- સરળ અને સલામત સંચાલન
સોનોકેમિકલ રીતે વધુ અસરકારક બનાવેલું ક્લિક રસાયણશાસ્ત્ર: ફિનાઇલએસિટિલીન સાથેનું કોપર-ઉત્પ્રેરિત ચક્રીય સંયોજન અલ્ટ્રાસોનિકેશન વડે સુધરે છે.
(અભ્યાસ અને આલેખ: © Cintas et al., 2010)
સોનોકેમિકલ પ્રતિક્રિયાઓના ફાયદા
અનેક ફાયદાઓને કારણે અલ્ટ્રાસોનિક સંશ્લેષણ (સોનો-સંશ્લેષણ) રસાયણશાસ્ત્રમાં પ્રક્રિયાઓને તીવ્ર બનાવતી સૌથી વધુ પ્રશંસિત તકનીકોમાંની એક તરીકે ઉભરી આવ્યું છે. પ્રતિક્રિયા દર, નીપજ, સંચાલનની સરળતા, ઉત્પાદનોની શુદ્ધતા, ઊર્જા કાર્યક્ષમતા વગેરેની દૃષ્ટિએ સોનોકેમિકલ રીતે પ્રોત્સાહિત પ્રતિક્રિયાઓ પરંપરાગત હલનચલન અથવા ઉષ્મા-આધારિત પદ્ધતિઓ કરતાં ચડિયાતી છે. શક્તિશાળી અલ્ટ્રાસાઉન્ડનો ઉપયોગ રાસાયણિક પ્રતિક્રિયાઓને પ્રોત્સાહિત કરી શકે છે અને પ્રતિક્રિયાનો સમય તેમજ અનિચ્છનીય આડપ્રતિક્રિયાઓ ઘટાડી શકે છે, તે વૈજ્ઞાનિક રીતે દર્શાવવામાં આવ્યું છે. ઊર્જાના વૈકલ્પિક હરિત સ્રોત તરીકે સોનિકેશન ઘણી રાસાયણિક પ્રતિક્રિયાઓને પર્યાવરણને વધુ અનુકૂળ બનાવે છે, કારણ કે તેમાં ઓછા અભિકારકો, વધુ સૌમ્ય દ્રાવકો અને ઓછી ઊર્જાની જરૂર પડે છે.
સોનોકેમિકલ કોપર-ઉત્પ્રેરિત કાર્બનિક પ્રતિક્રિયાઓ
ધાતુઓ સામેલ હોય તેવી પ્રતિક્રિયાઓ પર અલ્ટ્રાસાઉન્ડ અને સોનોકેમિસ્ટ્રીની લાભદાયક અસરો જાણીતી છે. સોનિકેશન નિષ્ક્રિય બનાવતાં સ્તરોને યાંત્રિક રીતે દૂર કરવામાં મદદ કરે છે અને ધાતુમાંથી કાર્બનિક સ્વીકારક તરફ દળ સ્થાનાંતરણ અને ઇલેક્ટ્રોન સ્થાનાંતરણ બંને વધારે છે.
નાના અણુઓ તેમજ સાઇક્લોડેક્સ્ટ્રિન્સ (CDs) જેવા ઓલિગોમર્સમાંથી શરૂઆત કરીને વિવિધ પ્રકારના 1,4-દ્વિપ્રતિસ્થાપિત 1,2,3-ટ્રાઇએઝોલ વ્યુત્પન્નો તૈયાર કરવા માટે અલ્ટ્રાસાઉન્ડ-સહાયિત ક્લિક સંશ્લેષણનો ઉપયોગ કરવામાં આવ્યો છે. આ કાર્યક્ષમ અને વધુ હરિત પદ્ધતિનો ઉપયોગ કરીને બધા જ સંયોજનફળોનું સંશ્લેષણ 2–4 hમાં કરી શકાય છે (પ્રતિક્રિયા પછીની પ્રક્રિયા સહિત અને લાક્ષણિકતા નિર્ધારણ સિવાય). ક્લિક રસાયણશાસ્ત્ર રસાયણશાસ્ત્રને સીધું જ જીવવિજ્ઞાન સાથે જોડી શકે છે તે દર્શાવવામાં આવ્યું છે, જેથી તે અત્યંત વ્યાપક ઉપયોગક્ષમતા ધરાવતી સાચા અર્થમાં આંતરવિષયક પ્રતિક્રિયા બને છે.
(સરખાવો: Cintas et al., 2010)
સોનોકેમિકલ પ્રતિક્રિયાઓ માટે, ઉદાહરણ તરીકે ક્લિક રસાયણશાસ્ત્રમાં, એક બંધ અલ્ટ્રાસાઉન્ડ રિએક્ટર.
અલ્ટ્રાસોનિક રીતે વેગ પામેલા પ્રતિક્રિયા ગતિકશાસ્ત્રને કારણે સમય બચાવતું ક્લિક રસાયણશાસ્ત્ર
અલ્ટ્રાસાઉન્ડનો ઉપયોગ ધીમી રાસાયણિક પ્રતિક્રિયાઓને ઝડપી બનાવી શકે છે, જેને બેચ પદ્ધતિમાં સામાન્ય રીતે ઘણા કલાકો લાગે છે. પ્રતિક્રિયા ગતિકશાસ્ત્રમાં નોંધપાત્ર સુધારાને કારણે પ્રતિક્રિયાનો સમય ઘટીને થોડી મિનિટો થઈ શકે છે. અલ્ટ્રાસોનિક પ્રવાહ રિએક્ટરનો ઉપયોગ નીપજમાં નોંધપાત્ર સુધારો કરી શકે છે, સમય બચાવી શકે છે અને તેના પરિણામે પરંપરાગત રીતે ધીમાં સંશ્લેષણોની અસરકારકતા ઘણી વધારી શકે છે.
સોનોકેમિકલ રીતે વધુ અસરકારક બનાવેલી ક્લિક પ્રતિક્રિયાઓ માટે ઉચ્ચ કાર્યક્ષમતાવાળા અલ્ટ્રાસોનિકેટર્સ
Hielscher Ultrasonics અદ્યતન સોનોકેમિકલ પ્રક્રિયાઓ માટે ઉચ્ચ કાર્યક્ષમતાવાળા પ્રોબ-પ્રકારના અલ્ટ્રાસોનિકેટર્સ, સોનોકેમિકલ રિએક્ટર્સ અને સહાયક સાધનોની રચના, ઉત્પાદન અને વિતરણ કરે છે. પ્રતિ પ્રોબ (સોનોટ્રોડ / હોર્ન) 50 વૉટથી 16,000 વૉટ સુધીના અલ્ટ્રાસોનિક પ્રોસેસર્સ સાથે, Hielscher તમારી રાસાયણિક પ્રતિક્રિયા માટે સૌથી યોગ્ય સોનોકેમિકલ વ્યવસ્થા પ્રદાન કરી શકે છે.
Hielscher અલ્ટ્રાસોનિકેટર્સ તેમની ગુણવત્તા, વિશ્વસનીયતા અને મજબૂતાઈ માટે જાણીતા છે. Hielscher Ultrasonics ISO પ્રમાણિત કંપની છે અને અત્યાધુનિક તકનીક તથા ઉપયોગમાં સરળતા ધરાવતા ઉચ્ચ કાર્યક્ષમતાવાળા અલ્ટ્રાસોનિકેટર્સ પર વિશેષ ભાર મૂકે છે. નિઃસંદેહ, Hielscher અલ્ટ્રાસોનિકેટર્સ CE અનુરૂપ છે અને UL, CSA તથા RoHsની આવશ્યકતાઓ પૂરી કરે છે.
નીચેનું કોષ્ટક અમારા અલ્ટ્રાસોનિકેટર્સની અંદાજિત પ્રક્રિયા ક્ષમતાનો ખ્યાલ આપે છે:
| બેચનું કદ | પ્રવાહ દર | ભલામણ કરેલાં ઉપકરણો |
|---|---|---|
| 1 થી 500mL | 10 થી 200mL/min | UP100H |
| 10 થી 2000mL | 20 થી 400mL/min | UP200Ht, UP400St |
| 0.1 થી 20L | 0.2 થી 4L/min | UIP2000hdT |
| 10 થી 100L | 2 થી 10L/min | UIP4000hdT |
| 15 થી 150L | 3 થી 15L/min | UIP6000hdT |
| n.a. | 10 થી 100L/min | UIP16000 |
| n.a. | વધુ મોટો | આ ઉપકરણોનો સમૂહ: UIP16000 |
અમારો સંપર્ક કરો! / અમને પૂછો!
Hielscher Ultrasonics પ્રયોગશાળા, પાઇલટ અને ઔદ્યોગિક સ્તરે મિશ્રણના ઉપયોગો, વિક્ષેપણ, ઇમલ્સીફિકેશન અને નિષ્કર્ષણ માટે ઉચ્ચ કાર્યક્ષમતાવાળા અલ્ટ્રાસોનિક હોમોજેનાઇઝર્સનું ઉત્પાદન કરે છે.
સાહિત્ય / સંદર્ભો
- 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.
જાણવા યોગ્ય તથ્યો
ક્લિક રસાયણશાસ્ત્રને રસાયણશાસ્ત્ર માટેનો નોબેલ પુરસ્કાર 2022 એનાયત
Sharpless અને તેમના સહકર્મીઓએ 2001માં નામ આપેલું ક્લિક રસાયણશાસ્ત્ર લગભગ સંપૂર્ણ પ્રતિક્રિયાઓના એક વર્ગ માટે પ્રસ્તાવિત ખ્યાલ છે. આ પ્રતિક્રિયાઓ ઉચ્ચ પરમાણુ અર્થક્ષમતા સાથે અત્યંત અસરકારક, વ્યાપક કાર્યક્ષેત્ર ધરાવતી અને ત્રિપરિમાણીય વિશિષ્ટતા ધરાવતી હોય છે (પરંતુ આવશ્યકપણે એનાન્ટિઓપસંદગીયુક્ત હોતી નથી), માત્ર સરળતાથી દૂર કરી શકાય તેવી નિરુપદ્રવી આડપેદાશો ઉત્પન્ન કરે છે અને તેમને માત્ર સરળ પ્રતિક્રિયા પરિસ્થિતિઓ, સહેલાઈથી ઉપલબ્ધ અભિકારકો તથા ઉત્પાદનને અલગ પાડવાની સરળ પ્રક્રિયાઓની જરૂર પડે છે.
Hielscher Ultrasonics ઉચ્ચ કાર્યક્ષમતાવાળા અલ્ટ્રાસોનિક હોમોજેનાઇઝર્સનું ઉત્પાદન પ્રયોગશાળાના કદથી લઈને ઔદ્યોગિક કદ સુધી કરે છે.