תגובות דילס-אלדר משופרות מבחינה סונוכימית
תגובות דילס-אלדר נמצאות בשימוש נרחב עבור סינתיסייזרים כימיים, שבהם יש ליצור קשרים אטומיים של פחמן-פחמן. Ultrasonication והשפעות sonochemical שלה הם יעילים מאוד בנהיגה וקידום תגובות Diels-Alder וכתוצאה מכך תשואות גבוהות יותר, מופחת באופן משמעותי זמן תגובה באותו זמן להיות חלק כימיה ירוקה ידידותית לסביבה.
תגובת דילס-אלדר משופרת סונוכימית לכימיה ירוקה
תגובות דילס-אלדר הן תגובות כימיות, שבהן נוצרים קשרים בין אטומי פחמן. תגובת דילס-אלדר מסווגת כציקלופדציה מותרת תרמית [4+2] [π4הים + π2הים]. מאז סינתזה אורגנית בסיוע אולטרסאונד היא מסלול סינתטי ירוק ויעיל, אשר משפר את שיעורי התגובה, התשואות, ואת הסלקטיביות של תגובות, sonication היא טכניקה פשוטה ואמינה בשימוש נרחב במעבדות וייצור תעשייתי. לעתים קרובות, המסלול המקודם sonochemically מאפשר טרנספורמציה אורגנית בתנאי סביבה אשר אחרת דורשים תנאים דרסטיים של טמפרטורה ולחץ, אשר מסייע לחסוך בעלויות האנרגיה והופך את הסינתזה הכימית להליך חיסכון.
ultrasonicators סוג בדיקה כגון UP400St נמצאים בשימוש נרחב כדי enahnce ולהאיץ תגובות אורגניות כגון תגובת Diels-Alder באמצעות אפקטים סונוכימיים.
תגובת דילס-אלדר אולטרה סאונד באמצעות ממיסים Eutectic עמוק
ממיסים אטקטיים עמוקים (DES) הם פתרונות של חומצות ובסיסים של לואיס או ברונסט היוצרים תערובת אוטקטית. מאז ממיסים eutectic עמוק אינם דליקים, להחזיק לחצי אדים נמוכים רעילות, והם עשויים לעתים קרובות תרכובות טבעיות, הם אלטרנטיבה ממס חוסך, ידידותי יותר לסביבה. Ultrasonication וממסים eutectic עמוק ידועים לעבוד בסינרגיה יחד ולכן משמשים עבור סינתזה כימית, כמו גם מיצוי קולי. השימוש בממסים eutectic עמוק מועיל בתגובות דילס-אלדר מקודם באולטרסאונד, מדי. לדוגמה, sonication משמש כדי לקדם את התגובה Diels-Alder באמצעות N-אתילמלימיד כמו דינופיל, שינוי טבעו של diene בממסים eutectic עמוק (DES) תחת חימום קונבנציונאלי והפעלה קולית.
באמצעות הפעלה קולית בשילוב עם ממיסים eutectic עמוק הוכיח מועיל מתן תשואות טובות בזמני תגובה מופחתים באופן דרסטי.
תגובה משופרת באולטרסאונד Diels−אלדר.
תוכנית מותאמת ממרולו ואח', 2020
הליך כללי לתגובת דילס-אלדר באמצעות DES ו- Sonication
תגובות דילס-אלדר שקודמו באולטרסאונד בוצעו על ידי החדרת הבדיקה הקולית (sonotrode / horn) בכלי התגובה. באמצעות בדיקה קולית עם קצה בקוטר 0.5 ס"מ, כוח היציאה הנומינלי היה 70 W. תגובות בוצעו ב 40 מעלות צלזיוס החלת מצב inpulse sonication עם 5 שניות על ו 20 שניות OFF מחזורים. התגובה Diels-Alder מוגברת באולטרסאונד נתן תשואות טובות בזמן קצר בהרבה מאשר בתנאים שקטים (70 דקות ו 24 שעות עבור תגובות סונוכימיות ושקטות, בהתאמה).
על מנת להעריך את היעילות האנרגטית של תגובת דילס-אלדר המוגברת sonochemically, צריכת האנרגיה עבור תגובת דילס-אלדר השקטה והמקודמת באולטרסאונד הושוותה. החישובים נתנו צריכה של 35,094 kJ / g עבור התגובה השקטה ו 28.4 kJ / g עבור תגובה בסיוע באולטרסאונד (קרן קולית עם כוח פלט של 70 W אנרגיה נטו), בהתאמה. התוצאה היא ש-99% מהאנרגיה שנחסכה לתגובת דילס-אלדר המונעת על ידי סונוכימית. כל התצפיות הללו מציעות בחום כי השימוש המשולב בממסים אוטקטיים עמוקים (DES) ובהקרנת ultrasonication היא מתודולוגיה יעילה וחיסכון באנרגיה לתהליכים סינתטיים חשובים כמו תגובת דילס-אלדר. (מרולו ואח', 2020)
ההשפעה של ממיסים אטיקטיים עמוקים שונים בשילוב עם Sonication
התוצאות הטובות ביותר עבור תגובת Diels-Alder מקודם באולטרסאונד הושגו, כאשר ממיסים eutectic עמוק [ChCl]:[Fru] ו [TBACl]:[EG] משמשים ממסים. באמצעות [ChCl]:[Fru] ו-[TBACl]:[EG] כממסים העניקו הפחתות משמעותיות בזמן התגובה, כמו גם שיפורים משמעותיים בתשואה (עבור [TBACl]:[EG] 73% ו-87%, ול[ChCl]:[Fru] 23 ו-75% בתנאים שקטים וסנוכימיים, בהתאמה).
במקרים מסוימים, כלומר כאשר [TBPCl]:[EG], [ChCl]:[Gly], ו-[AcChCl]:[EG] משמשים כממסים, התשואות דומות לאלה שהושגו בתנאים שקטים, אך קצב התהליך הכימי עדיין משופר באופן דרסטי על ידי sonication.
Sonication עובד טוב מאוד עם לחץ אדים נמוך ממיסים צמיגים כמו נוזלים יוניים (ILs) מאז תנאים אלה להקל על הדור של אפקטים cavitation inetnse יותר. מאז ממיסים eutectic עמוקים יש תכונות פיזיות דומות לנוזלים יוניים, הם יכולים לשמש כראוי בשילוב עם ultrasonication. יחסי הגומלין המשולבים של ממיסים אוטקטיים עמוקים (DES) ו sonication מקטין באופן משמעותי את הביקוש האנרגטי של תגובת דילס-אלדר. הפחתות זיגמיות בזמן התגובה מ 24 שעות ל 70 דקות ניתן לראות תוך מתן תשואות טובות מאוד. לגבי יעילות התהליך, משמעות הדבר היא כי השימוש המשולב של ממיסים eutectic עמוק (DES) ultrasonication מאפשר לעבד כמות של חומרים גבוה פי 10 מאשר בתנאים שקטים. (מרולו ואח', 2020)
תגובת דילס-אלדר אולטרה סאונד של אלקנס אוקסביציקלי
וויי ועמיתיו (2004) הראו כי ultrasonication קידם את התגובה דילס-אלדר של furans מוחלף עם דינופילים תגובתי כגון דימתיל אצטילנדיקרבוקסילאט (DMAD) ודימתיל maleate העניק אבוקנים oxabicyclic פונקציונלי בתשואות טובות. התגובה המקודמת באולטרסאונד של furano דילס-אלדר regiospecific ציקדו על 2-furans וינילי עם DMAD מרוהט אולקנס oxabicyclicic פונקציונלי בתשואה טובה.
תגובות Cycloaddition משופרות מבחינה סונוכימית
בראבו ועמיתיו (2006) תיארו סדרה של ציקלופנטציות סונוכימיות המערבות ציקלופנטדיאן או 1,3-ציקלוהקסדין עם דינופילים קרבוניל בנוזל יוני מבוסס אימידזוליום כאמצעי תגובה. הם הדגימו כי ultrasonication עושה ביעילות לשפר את תגובות cycloaddition אלה וכתוצאה מכך תשואות גבוהות יותר ו/או זמני תגובה מופחתים בהשוואה לתגובות השקטות המתאימות. לדוגמה, עבור פשוט α,β- דינופילים בלתי רוויים כגון מתיל ויניל קטון או אקרולין ההשפעות של הפעלה קולית ברורים. לדוגמה, מתיל ויניל קטון מעורר תשואה של 89% בתוך שעה אחת של sonication מתון, בעוד התגובה השקטה העניקה רק 52% באותו זמן תגובה.
Ultrasonicators בכל גודל עבור סונוכימיים מקודם דילס-אלדר תגובות
Hielscher אולטרסוניקה מתכננת, מייצרת ומפיצה homogenizers סוג בדיקה קולי ביצועים גבוהים וציוד סונוכימי לשילוב במערכות כימיות כגון סינתזה ותגובות קטליזה. Hielscher ultrasonicators משמשים ברחבי העולם ככלי אמין כדי לקדם, להגביר, להאיץ ולשפר תגובות כימיות.
Hielscher אולטרסוניקה’ מעבדי אולטרה סאונד זמינים בכל גודל ממכשירי מעבדה קטנים למעבדים תעשייתיים גדולים עבור יישומי כימיה אצווה וזרימה. התאמה מדויקת של משרעת קולית – הפרמטר החשוב ביותר עבור יישומים סונוכימיים – מאפשר להפעיל Hielscher ultrasonicators ב משרעת נמוכה עד גבוהה מאוד כדי לכוונן את המשרעת בדיוק לתנאי התהליך הקולי הנדרשים של מערכת התגובה הכימית הספציפית.
הגנרטור הקולי של Hielscher תכונה תוכנה חכמה עם פרוטוקול נתונים אוטומטי. כל פרמטרי העיבוד החשובים כגון אנרגיה קולית, טמפרטורה, לחץ וזמן מאוחסנים באופן אוטומטי על כרטיס SD מובנה ברגע שהמכשיר מופעל.
ניטור תהליכים ורישום נתונים חשובים לתקינה רציפה של תהליכים ולאיכות המוצר. על-ידי גישה לנתוני התהליך המתועדים באופן אוטומטי, באפשרותך לשנות ריצות sonication קודמות ולהעריך את התוצאה.
תכונה נוספת ידידותית למשתמש היא השליטה מרחוק בדפדפן של המערכות הקוליות הדיגיטליות שלנו. באמצעות שלט דפדפן מרוחק אתה יכול להתחיל, לעצור, להתאים ולנטר את המעבד הקולי שלך מרחוק מכל מקום.
צור קשר עכשיו כדי ללמוד עוד על homogenizers קולי ביצועים גבוהים שלנו יכול לשפר את תגובת הסינתזה האורגנית שלך כגון תגובות Diels-Alder, תגובות מניץ 'או תוספת מייקל בין רבים אחרים!
הטבלה להלן נותן לך אינדיקציה של יכולת עיבוד משוער של ultrasonicators שלנו:
| נפח תצווה | קצב זרימה | התקנים מומלצים |
|---|---|---|
| 1 עד 500mL | 10 עד 200mL / min | מעלהay |
| 10 עד 2000mL | 20 עד 400mL / min | Uf200 ः t, UP400St |
| 0.1 ל 20L | 0.2 ל 4 ליטר / דקה | UIP2000hdT |
| 10 עד 100 ליטר | 2 עד 10L / min | UIP4000hdT |
| N.A. | 10 עד 100L / min | UIP16000 |
| N.A. | יותר גדול | אשכול UIP16000 |
תיצור איתנו קשר! / שאל אותנו!
Hielscher אולטרסוניקה מייצרת הומוגניזרים אולטראסוניות ביצועים גבוהים עבור ערבוב יישומים, פיזור, אמולסיה וחילוץ על מעבדה, טייס בקנה מידה תעשייתי.
ספרות/הפניות
- Salvatore Marullo, Alessandro Meli, Francesca D’Anna (2020): A Joint Action of Deep Eutectic Solvents and Ultrasound to Promote Diels-Alder Reaction in a Sustainable Way. ACS Sustainable Chem. Eng. 8, 2020. 4889-4899.
- Wei K, Gao H, Li WZ. (2004): Facile Synthesis of Oxabicyclic Alkenes by Ultrasonication-Promoted Diels-Alder Cycloaddition of Furano Dienes. Journal of Organic Chemistry 69(17), 2004. 5763-5765.
- 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.
- 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.
- Suslick, Kenneth S.; Didenko, Yuri ; Fang, Ming M.; Hyeon, Taeghwan; Kolbeck, Kenneth J.; McNamara, William B.; Mdleleni, Millan M.; Wong, Mike (1999): Acoustic cavitation and its chemical consequences. In: Philosophical Transactions of the Royal Society A: Mathematical, Physical and Engineering Sciences Vol. 357, No. 1751, 1999. 335-353.
עובדות שראוי לדעת
Hielscher אולטרסוניקה מייצרת homogenizers קולי ביצועים גבוהים מ מַעבָּדָה ל גודל תעשייתי.