תגובות מנוכימיות משופרות מבחינה סונוכימית
תגובת Mannich היא תגובות חשובות ליצירת קשרי פחמן-פחמן, אשר נמצאות בשימוש נרחב בתעשיות כגון ייצור תרופות וסינתזה של מוצרים טבעיים. בעוד שרוב התגובות של מאניץ' הן איטיות מאוד, ההשפעות החיוביות של אולטרסוניקציה על תגובות מאניץ' יושמו במהירות על מנת לשפר את התשואה ואת קצב התגובה, כמו גם להפחית את זמן התגובה הארוך באופן מסורתי עד לפרוצדורה קצרה בתגובות מאניץ'.
סונוכימיה ויתרונותיה בתגובות מאניץ'
תגובת מאניץ' היא אחת התגובות החשובות ביותר ליצירת קשרי פחמן-פחמן בסינתזה אורגנית, מכיוון שהיא מאפשרת תרכובות β-אמינו-קרבוניל חשובות מבחינה סינתטית וביולוגית, שהן מתווכות חשובות לבניית מוצרים טבעיים ותרופות שונים המכילים חנקן.
מערכת אולטראסונית מוטבעת לתגובות סונוכימיות, למשל לשיפור תגובות Mannich
קרינה על-קולית וההשפעות הסונוכימיות הנוצרות על ידה מוכחות כמאיצות את קינטיקה התגובה בתגובות מאניץ' באופן דרסטי, למשל, עם הפחתה של פי 13 מ-20 שעות ל-1.5 שעות בזמן התגובה.
אולטרה-סוניקציה משפרת את תגובת Mannich בסיר אחד של קטונים, אלדהידים ואמינים המזורזים על ידי זרז חומצה גופרתית.
התוכנית אומצה מתוך Zeng et al., 2009
- זמן תגובה מואץ משמעותית
- תשואות גבוהות יותר
- תנאים הניתנים לשליטה מדויקת
- בקרת טמפרטורה
- אצווה ובשורה
- כימיה ירוקה
תגובת Mannich קולית של תרכובות β-Aminocarbonyl
חומצה סולפמית (NH2כל כך3H, SA) שימש כזרז ירוק יעיל, זול, לא רעיל וניתן למחזור עבור תגובת Mannich בסיוע אולטרסאונד של אלדהידים עם קטונים ואמינים. לפרוטוקול אולטרסאונד זה יתרונות של תפוקה גבוהה, מצב קל, ללא זיהום סביבתי והליכי עבודה פשוטים. והכי חשוב, תרכובות בטא-אמינוקרבוניל עם אמינים ארומטיים תחליפיים אורתו-תחליפיים מתקבלים בתשואות מקובלות עד טובות על ידי מתודולוגיה זו בפעם הראשונה.
נבדקה חומצה סולפמית כזרז ו-10 mol% sulfamic acid הספיקו כדי להניע את התגובה לחלוטין לתפוקה של 95% בזמן תגובה מואץ משמעותית של 1.5 שעות (בהשוואה לערבוב במהירות גבוהה, שהשיג תפוקה של 85% בלבד בכ-20 שעות). זה מדגיש את העובדה המבוססת היטב כי כוח אולטרסאונד וסונוכימיה להאיץ תגובות אורגניות. הטבלה הבאה מציגה את היתרונות המשמעותיים של אולטרה-סוניקציה על פני ערבוב במהירות גבוהה עבור תגובות Mannich.
הטבלה מראה כי תגובות Mannich אולטרה-סאונד הן מהירות ויעילות יותר באופן משמעותי בהשוואה לערבוב במהירות גבוהה.
מחקר: © זנג ואחרים, 2009
ציוד סונוכימי בעל ביצועים גבוהים לתגובות Mannich
ציוד סונוכימי לסינתזה וקטליזה של מוצרים כימיים כגון תרכובות אמינוקרבוניל ומתווכים אחרים זמין בכל גודל – מאולטרסאונד מעבדה קומפקטי ועד כורים על-קוליים תעשייתיים לחלוטין. Hielscher Ultrasonics מתכננת, מייצרת ומפיצה ultrasonicators כוח גבוה. כל המערכות העל-קוליות מיוצרות במטה בטלטו, גרמניה ומופצות משם לכל רחבי העולם.
החומרה המתוחכמת והתוכנה החכמה של Hielscher ultrasonicators נועדו להבטיח פעולה אמינה, תוצאות לשחזור, כמו גם ידידותיות למשתמש. אולטרסוניקטורים Hielscher הם חזקים ואמינים, אשר מאפשר להיות מותקן ומופעל בתנאי חובה כבדים. ניתן לגשת בקלות להגדרות תפעוליות ולחייג אליהן באמצעות תפריט אינטואיטיבי, אליו ניתן לגשת באמצעות תצוגת מגע צבעונית דיגיטלית ושלט רחוק של הדפדפן. לכן, כל תנאי העיבוד כגון אנרגיה נטו, אנרגיה כוללת, משרעת, זמן, לחץ וטמפרטורה נרשמים באופן אוטומטי על כרטיס SD מובנה. זה מאפשר לך לשנות ולהשוות ריצות סוניקציה קודמות ולייעל את הסינתזה והפונקציונליות של תגובות משופרות סונוכימית כגון תגובת Mannich, תגובת Diels-Alder או Michael בנוסף ליעילות הגבוהה ביותר.
מערכות Hielscher Ultrasonics משמשות ברחבי העולם לתהליכים סונוכימיים (סונו-סינתזה וסונו-קטליזה) ומוכחות כציוד אמין במצב אצווה ורציף בשורה. Hielscher תעשייתי ultrasonicators יכול בקלות להפעיל אמפליטודות גבוהות בפעולה מתמשכת (24/7/365). אמפליטודות של עד 200μm ניתן ליצור בקלות ברציפות עם sonotrodes סטנדרטי (בדיקות קולי / קרניים). עבור אמפליטודות גבוהות עוד יותר, sonotrodes קולי מותאם אישית זמינים. בשל עמידותם ותחזוקתם הנמוכה, האולטרה-סאונד שלנו מותקן בדרך כלל עבור יישומים כבדים ובסביבות תובעניות.
Hielscher מעבדים קוליים עבור סינתזות sonochemical כבר מותקנים ברחבי העולם בקנה מידה מסחרי. צרו איתנו קשר עכשיו כדי לדון בסינתזה הסונוכימית שלכם באמצעות תגובת Mannich! הצוות המנוסה שלנו ישמח לחלוק מידע נוסף על מסלול הסינתזה הסונוכימית, מערכות קוליות ותמחור!
עם היתרון של שיטת הסינתזה העל-קולית, הייצור הכימי שלך יצטיין ביעילות, פשטות ועלות נמוכה בהשוואה לתהליכי סינתזה קטליטיים אחרים!
הטבלה הבאה נותנת לך אינדיקציה ליכולת העיבוד המשוערת של האולטרסאונד שלנו:
| נפח אצווה | קצב זרימה | מכשירים מומלצים |
|---|---|---|
| 1 עד 500 מ"ל | 10 עד 200 מ"ל/דקה | UP100H |
| 10 עד 2000 מ"ל | 20 עד 400 מ"ל/דקה | UP200Ht, UP400ST |
| 00.1 עד 20 ליטר | 00.2 עד 4L/דקה | UIP2000hdT |
| 10 עד 100 ליטר | 2 עד 10 ליטר/דקה | UIP4000hdT |
| נ.א. | 10 עד 100 ליטר/דקה | UIP16000 |
| נ.א. | גדול | אשכול של UIP16000 |
צרו קשר! / שאל אותנו!
Hielscher Ultrasonics מייצרת הומוגנייזרים קוליים בעלי ביצועים גבוהים לערבוב יישומים, פיזור, תחליב וחילוץ בקנה מידה מעבדתי, פיילוט ותעשייתי.
ספרות / מקורות
- 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.
עובדות שכדאי לדעת
מהי תגובת מאניץ'?
תגובת Mannich מבוססת על עיבוי רב-רכיבי של אלדהיד שאינו ניתן לאנוליזציה, אמין ראשוני או משני ותרכובת קרבוניל הניתנת לאנוליזציה, המניבה תוצרים אמינומתילטים. נגזרת האימיניום של האלדהיד מתפקדת כמקבלת בתגובת מאניצ'.
תגובת מאניץ' משמשת בתחומים רבים של כימיה אורגנית. מכיוון שניתן להפעיל את תגובת מאניץ' כתגובת סיר אחד נוחה וגם להגדיר אותה כתגובת מאניץ' כפולה, סוג תגובה זה משמש לסינתזה של כימיקלים עדינים, כימיקלים מיוחדים, תרופות וחומרים טבעיים (המשמשים במסלולים ביוסינתטיים, במיוחד לסינתזה של אלקלואידים, פפטידים ונוקלאוטידים).
דוגמאות נפוצות לכימיקלים המסונתזים באמצעות תגובת Mannich כוללות:
- אלקיל אמינים
- פפטידים, נוקלאוטידים, אנטיביוטיקה ואלקלואידים (למשל טרופינון)
- אגרוכימיה, כגון מווסתי גדילה של צמחים
- צבעים ופולימרים
- זרזים
- הצלבת רקמות פורמלדהיד
- תרופות ותרופות פרמצבטיות (כגון rolitetracycline (תוצר Mannich של טטרציקלין ופירולידין), fluoxetine (נוגד דיכאון), tramadol ו tolmetin (תרופה אנטי דלקתית).
- סבון ודטרגנטים: תגובת Mannich משמשת לסנתוז אלקיל אמינים, המרת פחמימנים לא קוטביים לסבון או דטרגנטים. תרכובות אלה המתקבלות משמשות במגוון יישומי ניקוי, טיפולי דלק לרכב וציפויי אפוקסי
- פוליאתרמינים מאתרי אלקיל מסועפים בעלי שרשרת מוחלפת
- α,β קטונים בלתי רוויים על ידי פירוק תרמי של תוצרי תגובת Mannich (למשל מתיל ויניל קטון מ 1-diethylamino-butan-3-one)
Hielscher Ultrasonics מייצרת הומוגנייזרים קוליים בעלי ביצועים גבוהים מ המעבדה ל גודל תעשייתי.