Sonochemically સુધારેલ Diels-Alder પ્રતિક્રિયાઓ

રાસાયણિક સંશ્લેષણ માટે ડીલ્સ-એલ્ડર પ્રતિક્રિયાઓનો વ્યાપક ઉપયોગ થાય છે, જ્યાં અણુ કાર્બન-કાર્બન બોન્ડની રચના થવી જોઈએ. અલ્ટ્રાસોનિકેશન અને તેની સોનોકેમિકલ અસરો ડીલ્સ-એલ્ડર પ્રતિક્રિયાઓને ચલાવવા અને પ્રોત્સાહન આપવા માટે અત્યંત અસરકારક છે જેના પરિણામે ઉચ્ચ ઉપજ, પ્રતિક્રિયાના સમયમાં નોંધપાત્ર ઘટાડો થાય છે અને તે જ સમયે પર્યાવરણને અનુકૂળ ગ્રીન રસાયણશાસ્ત્રનો ભાગ છે.

લીલા રસાયણશાસ્ત્ર માટે સોનોકેમિકલી-એન્હાન્સ્ડ ડીલ્સ-એલ્ડર પ્રતિક્રિયા

ડીલ્સ-એલ્ડર પ્રતિક્રિયાઓ રાસાયણિક પ્રતિક્રિયાઓ છે, જેમાં કાર્બન અણુઓ વચ્ચેના બોન્ડ્સ રચાય છે. ડીલ્સ-એલ્ડર પ્રતિક્રિયાને થર્મલી-મંજૂર [4+2] સાયક્લોડિશન તરીકે વર્ગીકૃત કરવામાં આવે છે._π4_s + _π2_s]. અલ્ટ્રાસાઉન્ડ-સહાયિત કાર્બનિક સંશ્લેષણ એ લીલો અને કાર્યક્ષમ કૃત્રિમ માર્ગ છે, જે પ્રતિક્રિયા દર, ઉપજ અને પ્રતિક્રિયાઓની પસંદગીને વધારે છે, સોનિકેશન એ પ્રયોગશાળાઓ અને ઔદ્યોગિક ઉત્પાદનમાં વ્યાપકપણે ઉપયોગમાં લેવાતી એક સરળ અને વિશ્વસનીય તકનીક છે. મોટે ભાગે, સોનોકેમિકલ રીતે પ્રમોટ કરાયેલ માર્ગ આસપાસની પરિસ્થિતિઓમાં કાર્બનિક પરિવર્તનની સુવિધા આપે છે જેને અન્યથા તાપમાન અને દબાણની સખત પરિસ્થિતિઓની જરૂર પડે છે, જે ઊર્જા ખર્ચ બચાવવામાં મદદ કરે છે અને રાસાયણિક સંશ્લેષણને બચત પ્રક્રિયામાં ફેરવે છે.

ડીપ યુટેક્ટિક સોલવન્ટ્સનો ઉપયોગ કરીને અલ્ટ્રાસોનિક ડીલ્સ-એલ્ડર પ્રતિક્રિયા

ડીપ યુટેક્ટિક સોલવન્ટ્સ (ડીઇએસ) એ લેવિસ અથવા બ્રૉન્સ્ટેડ એસિડ્સ અને પાયાના ઉકેલો છે જે યુટેક્ટિક મિશ્રણ બનાવે છે. ડીપ યુટેક્ટીક સોલવન્ટ્સ બિન-જ્વલનશીલ હોવાથી, નીચા વરાળનું દબાણ અને ઝેરી અસર ધરાવે છે અને મોટાભાગે કુદરતી સંયોજનોમાંથી બનાવવામાં આવે છે, તે બચાવકર્તા, વધુ પર્યાવરણને અનુકૂળ દ્રાવક વિકલ્પ છે. અલ્ટ્રાસોનિકેશન અને ડીપ યુટેક્ટિક સોલવન્ટ્સ એકસાથે સિનર્જિસ્ટિક રીતે કામ કરવા માટે જાણીતા છે અને તેથી તેનો ઉપયોગ રાસાયણિક સંશ્લેષણ તેમજ અલ્ટ્રાસોનિક નિષ્કર્ષણ માટે થાય છે. ડીપ યુટેક્ટિક સોલવન્ટ્સનો ઉપયોગ અલ્ટ્રાસોનિકલી પ્રમોટેડ ડીલ્સ-એલ્ડર પ્રતિક્રિયાઓમાં પણ ફાયદાકારક છે. દાખલા તરીકે, સોનિકેશનનો ઉપયોગ ડાયનોફિલ તરીકે N-ethylmaleimide નો ઉપયોગ કરીને Diels-Alder પ્રતિક્રિયાને પ્રોત્સાહન આપવા માટે થાય છે, પરંપરાગત ગરમી અને અલ્ટ્રાસોનિક સક્રિયકરણ બંને હેઠળ ડીપ યુટેક્ટિક સોલવન્ટ્સ (DES) માં ડાયનની પ્રકૃતિને બદલીને.
ડીપ યુટેક્ટિક સોલવન્ટ્સ સાથે સંયોજનમાં અલ્ટ્રાસોનિક એક્ટિવેશનનો ઉપયોગ કરવો ફાયદાકારક સાબિત થયું છે જે તીવ્રપણે ઘટાડેલી પ્રતિક્રિયાના સમયમાં સારી ઉપજ આપે છે.

અલ્ટ્રાસોનિકલી સુધારેલ Diels-Alder પ્રતિક્રિયા.
મારુલો એટ અલ., 2020 થી અનુકૂલિત યોજના

DES અને Sonication નો ઉપયોગ કરીને Diels-Alder Reaction માટેની સામાન્ય પ્રક્રિયા

અલ્ટ્રાસોનિકલી પ્રમોટેડ ડીલ્સ-એલ્ડર પ્રતિક્રિયાઓ પ્રતિક્રિયા પાત્રમાં અલ્ટ્રાસોનિક પ્રોબ (સોનોટ્રોડ / હોર્ન) દાખલ કરીને હાથ ધરવામાં આવી હતી. 0.5 સેમી વ્યાસની ટીપ સાથે અલ્ટ્રાસોનિક પ્રોબનો ઉપયોગ કરીને, નજીવી આઉટપુટ પાવર 70 ડબ્લ્યુ હતી. 5 સેકન્ડ ચાલુ અને 20 સેકન્ડ બંધ ચક્ર સાથે સોનિકેશન ઇનપલ્સ મોડ લાગુ કરીને 40 ° સે પર પ્રતિક્રિયાઓ કરવામાં આવી હતી. અલ્ટ્રાસોનિકલી ઇન્ટેન્સિફાઇડ ડીલ્સ-એલ્ડર પ્રતિક્રિયાએ શાંત પરિસ્થિતિઓ (અનુક્રમે 70 મિનિટ અને સોનોકેમિકલ અને શાંત પ્રતિક્રિયાઓ માટે 24 કલાક) કરતાં ખૂબ ઓછા સમયમાં સારી ઉપજ આપી.
સોનોકેમિકલી-સઘન ડીલ્સ-એલ્ડર પ્રતિક્રિયાની ઊર્જા કાર્યક્ષમતાનું મૂલ્યાંકન કરવા માટે, સાયલન્ટ માટે ઊર્જા વપરાશ અને અલ્ટ્રાસોનિકલી-પ્રમોટેડ ડીલ્સ-એલ્ડર પ્રતિક્રિયાની તુલના કરવામાં આવી હતી. ગણતરીઓએ અનુક્રમે સાયલન્ટ રિએક્શન માટે 35,094 kJ/g અને અલ્ટ્રાસોનિકલી-સહાયિત પ્રતિક્રિયા માટે 28.4 kJ/g (70 W નેટ ઊર્જાના આઉટપુટ પાવર સાથે અલ્ટ્રાસોનિક હોર્ન) નો વપરાશ આપ્યો હતો. આના પરિણામે સોનોકેમિકલ-સંચાલિત ડીલ્સ-એલ્ડર પ્રતિક્રિયા માટે 99% ઊર્જાની બચત થાય છે. આ તમામ અવલોકનો ભારપૂર્વક સૂચવે છે કે ડીપ યુટેક્ટિક સોલવન્ટ્સ (ડીઇએસ) અને અલ્ટ્રાસોનિકેશન ઇરેડિયેશનનો સંયુક્ત ઉપયોગ એ ડીલ્સ-એલ્ડર પ્રતિક્રિયા જેવી મહત્વપૂર્ણ કૃત્રિમ પ્રક્રિયાઓ માટે કાર્યક્ષમ અને ઊર્જા બચત પદ્ધતિ છે. (મારુલો એટ અલ., 2020)

સોનિકેશન સાથે સંયોજનમાં વિવિધ ડીપ યુટેક્ટિક સોલવન્ટ્સની અસર

અલ્ટ્રાસોનિકલી-પ્રમોટેડ ડીલ્સ-એલ્ડર પ્રતિક્રિયા માટે શ્રેષ્ઠ પરિણામો પ્રાપ્ત થયા હતા, જ્યારે ડીપ યુટેક્ટિક સોલવન્ટ્સ [ChCl]:[Fru] અને [TBACl]:[EG] નો ઉપયોગ સોલવન્ટ તરીકે થાય છે. સોલવન્ટ તરીકે [ChCl]:[Fru] અને [TBACl]:[EG] નો ઉપયોગ કરવાથી પ્રતિક્રિયાના સમયમાં નોંધપાત્ર ઘટાડો તેમજ ઉપજમાં નોંધપાત્ર સુધારાઓ ([TBACl]:[EG] 73% અને 87%, અને [ChCl માટે] ]:[ફ્રુ] અનુક્રમે 23 અને 75% શાંત અને સોનોકેમિકલ પરિસ્થિતિઓ હેઠળ).
કેટલાક કિસ્સાઓમાં, જેમ કે જ્યારે [TBPCl]:[EG], [ChCl]:[Gly], અને [AcChCl]:[EG] નો દ્રાવક તરીકે ઉપયોગ કરવામાં આવે છે, ત્યારે ઉપજ શાંત સ્થિતિમાં મેળવેલી ઉપજ સાથે તુલનાત્મક હોય છે, પરંતુ દર રાસાયણિક પ્રક્રિયા હજુ પણ sonication દ્વારા ભારે સુધારેલ છે.
સોનિકેશન નીચા વરાળના દબાણ અને આયનીય પ્રવાહી (ILs) જેવા ચીકણા દ્રાવકો સાથે ખૂબ જ સારી રીતે કાર્ય કરે છે કારણ કે આ પરિસ્થિતિઓ વધુ inetnse cavitation અસરો પેદા કરવાની સુવિધા આપે છે. ડીપ યુટેક્ટીક સોલવન્ટ્સ આયનીય પ્રવાહી સમાન ભૌતિક ગુણધર્મો ધરાવે છે, તેથી તેનો ઉપયોગ અલ્ટ્રાસોનિકેશન સાથે યોગ્ય રીતે કરી શકાય છે. ડીપ યુટેક્ટિક સોલવન્ટ્સ (ડીઇએસ) અને સોનિકેશનનો સંયુક્ત ઇન્ટરપ્લે ડીલ્સ-એલ્ડર પ્રતિક્રિયાની ઊર્જાસભર માંગને નોંધપાત્ર રીતે ઘટાડે છે. 24 કલાકથી 70 મિનિટ સુધી પ્રતિક્રિયાના સમયમાં નોંધપાત્ર ઘટાડો જોવા મળી શકે છે જ્યારે તે ખૂબ સારી ઉપજ આપે છે. પ્રક્રિયા કાર્યક્ષમતાના સંદર્ભમાં, આનો અર્થ એ છે કે ડીપ યુટેક્ટિક સોલવન્ટ્સ (ડીઇએસ) અને અલ્ટ્રાસોનિકેશનનો સંયુક્ત ઉપયોગ શાંત સ્થિતિમાં કરતાં 10 ગણી વધુ સામગ્રીની પ્રક્રિયા કરવાની મંજૂરી આપે છે. (મારુલો એટ અલ., 2020)

અલ્ટ્રાસોનિક ડીલ્સ-ઓક્સાબીસાયક્લિક એલ્કેનેસની એલ્ડર પ્રતિક્રિયા

વેઇ અને સહકાર્યકરો (2004) એ દર્શાવ્યું હતું કે અલ્ટ્રાસોનિકેશને પ્રતિક્રિયાશીલ ડાયનોફિલ્સ જેવા કે ડાઇમેથાઇલ એસિટિલેનેડિકર્બોક્સિલેટ (ડીએમએડી) અને ડાઇમેથાઇલ મેલેટે સારી રીતે કાર્યાત્મક ઓક્સાબીસાયક્લિક એલ્કીનેસ સાથે અવેજી કરેલ ફ્યુરાન્સની ડીલ્સ-એલ્ડર પ્રતિક્રિયાને પ્રોત્સાહન આપ્યું હતું. DMAD સાથે 2-વિનાઇલિક ફ્યુરાન્સના રેજીયોસ્પેસિફિક ફ્યુરાનો ડીલ્સ-એલ્ડર સાયક્લોએડિશનની અલ્ટ્રાસોનિકલી-પ્રમોટેડ પ્રતિક્રિયા સારી ઉપજમાં ફંક્શનલાઇઝ્ડ ઓક્સાબિસાયક્લિક એલ્કેન્સથી સજ્જ છે.

Sonochemically સુધારેલ સાયક્લોડિશન પ્રતિક્રિયાઓ

બ્રાવો અને સહકર્મીઓ (2006) એ પ્રતિક્રિયા માધ્યમ તરીકે ઇમિડાઝોલિયમ-આધારિત આયનીય પ્રવાહીમાં કાર્બોનિલ ડાયનોફિલ્સ સાથે સાયક્લોપેન્ટાડીન અથવા 1,3-સાયક્લોહેક્સાડીન સાથે સંકળાયેલા સોનોકેમિકલ સાયક્લો એડિશનની શ્રેણીનું વર્ણન કર્યું છે. તેઓએ દર્શાવ્યું હતું કે અલ્ટ્રાસોનિકેશન આ સાયક્લોડિશન પ્રતિક્રિયાઓને અસરકારક રીતે સુધારે છે જેના પરિણામે ઉચ્ચ ઉપજ અને/અથવા પ્રતિક્રિયાના સમયમાં ઘટાડો થાય છે જ્યારે અનુરૂપ શાંત પ્રતિક્રિયાઓ સાથે સરખામણી કરવામાં આવે છે. દાખલા તરીકે, સરળ α,β- અસંતૃપ્ત ડાયનોફિલ્સ જેમ કે મિથાઈલ વિનાઈલ કેટોન અથવા એક્રોલીન માટે અલ્ટ્રાસોનિક સક્રિયકરણની અસરો સ્પષ્ટ છે. ઉદાહરણ તરીકે, મિથાઈલ વિનાઇલ કેટોન હળવા સોનિકેશનના 1 કલાકની અંદર 89% ઉપજ આપે છે, જ્યારે શાંત પ્રતિક્રિયા એ જ પ્રતિક્રિયા સમયની અંદર માત્ર 52% પરવડે છે.

Sonochemically પ્રમોટેડ Diels-Alder પ્રતિક્રિયાઓ માટે કોઈપણ કદ પર Ultrasonicators

Hielscher Ultrasonics રાસાયણિક પ્રણાલીઓ જેમ કે સંશ્લેષણ અને ઉત્પ્રેરક પ્રતિક્રિયાઓમાં એકીકરણ માટે ઉચ્ચ-પ્રદર્શન અલ્ટ્રાસોનિક પ્રોબ-ટાઇપ હોમોજેનાઇઝર્સ અને સોનોકેમિકલ સાધનો ડિઝાઇન, ઉત્પાદન અને વિતરણ કરે છે. Hielscher અલ્ટ્રાસોનિકેટર્સનો ઉપયોગ વિશ્વભરમાં રાસાયણિક પ્રતિક્રિયાઓને પ્રોત્સાહન આપવા, તીવ્ર બનાવવા, વેગ આપવા અને સુધારવા માટે વિશ્વસનીય સાધન તરીકે થાય છે.
Hielscher Ultrasonics’ અલ્ટ્રાસોનિક પ્રોસેસર્સ બેચ અને ફ્લો કેમિસ્ટ્રી એપ્લિકેશન્સ માટે નાના લેબ ઉપકરણોથી લઈને મોટા ઔદ્યોગિક પ્રોસેસર્સ સુધી કોઈપણ કદમાં ઉપલબ્ધ છે. અલ્ટ્રાસોનિક કંપનવિસ્તારનું ચોક્કસ ગોઠવણ – સોનોકેમિકલ એપ્લિકેશન માટે સૌથી મહત્વપૂર્ણ પરિમાણ – Hielscher અલ્ટ્રાસોનિકેટર્સને નીચાથી ખૂબ ઊંચા કંપનવિસ્તાર પર ચલાવવાની અને ચોક્કસ રાસાયણિક પ્રતિક્રિયા સિસ્ટમની આવશ્યક અલ્ટ્રાસોનિક પ્રક્રિયાની સ્થિતિઓ માટે બરાબર કંપનવિસ્તારને ફાઇન-ટ્યુન કરવા માટે પરવાનગી આપે છે.
Hielscher ના અલ્ટ્રાસોનિક જનરેટરમાં ઓટોમેટિક ડેટા પ્રોટોકોલિંગ સાથે સ્માર્ટ સોફ્ટવેર છે. બધા મહત્વપૂર્ણ પ્રોસેસિંગ પરિમાણો જેમ કે અલ્ટ્રાસોનિક ઉર્જા, તાપમાન, દબાણ અને સમય ઉપકરણ ચાલુ થતાં જ બિલ્ટ-ઇન SD-કાર્ડમાં આપમેળે સંગ્રહિત થાય છે.
પ્રક્રિયાનું નિરીક્ષણ અને ડેટા રેકોર્ડિંગ સતત પ્રક્રિયા માનકીકરણ અને ઉત્પાદન ગુણવત્તા માટે મહત્વપૂર્ણ છે. આપમેળે રેકોર્ડ થયેલ પ્રક્રિયા ડેટાને ઍક્સેસ કરીને, તમે અગાઉના સોનિકેશન રનને સુધારી શકો છો અને પરિણામનું મૂલ્યાંકન કરી શકો છો.
અન્ય વપરાશકર્તા મૈત્રીપૂર્ણ સુવિધા એ અમારી ડિજિટલ અલ્ટ્રાસોનિક સિસ્ટમ્સનું બ્રાઉઝર રિમોટ કંટ્રોલ છે. રિમોટ બ્રાઉઝર કંટ્રોલ દ્વારા તમે તમારા અલ્ટ્રાસોનિક પ્રોસેસરને ગમે ત્યાંથી રિમોટલી સ્ટાર્ટ, સ્ટોપ, એડજસ્ટ અને મોનિટર કરી શકો છો.
અમારા ઉચ્ચ-પ્રદર્શન અલ્ટ્રાસોનિક હોમોજેનાઇઝર્સ વિશે વધુ જાણવા માટે હવે અમારો સંપર્ક કરો જે તમારી કાર્બનિક સંશ્લેષણ પ્રતિક્રિયાને સુધારી શકે છે જેમ કે ડીલ્સ-એલ્ડર પ્રતિક્રિયાઓ, મેનિચ પ્રતિક્રિયાઓ અથવા અન્ય ઘણા લોકોમાં માઇકલ ઉમેરણ!

નીચે આપેલ કોષ્ટક તમને અમારા અલ્ટ્રાસોનિકેટર્સની અંદાજિત પ્રોસેસિંગ ક્ષમતાનો સંકેત આપે છે: