क्लिक रसायन विज्ञान – सोनिकेशन से क्लिक अभिक्रियाओं को कैसे बेहतर बनाएँ
कॉपर-उत्प्रेरित एज़ाइड-एल्काइन चक्रीय योगज अभिक्रिया (CuAAC) जैसी क्लिक रसायन विज्ञान की अभिक्रियाओं को उच्च-शक्ति अल्ट्रासाउंड के उपयोग से बहुत लाभ हो सकता है। सोनोकेमिकल प्रभाव उपज और रूपांतरण दर बढ़ाते हैं। इसके अतिरिक्त, क्लिक रसायन विज्ञान की अभिक्रियाओं की समग्र दक्षता में सुधार होता है। हरित रसायन विज्ञान की एक तकनीक के रूप में, अल्ट्रासोनिकेशन अधिक दक्ष और पर्यावरण के अधिक अनुकूल रासायनिक अभिक्रियाओं में योगदान देता है।
अल्ट्रासाउंड द्वारा प्रवर्धित कॉपर-उत्प्रेरित एज़ाइड-एल्काइन चक्रीय योगज अभिक्रिया
कॉपर-उत्प्रेरित एज़ाइड-एल्काइन चक्रीय योगज अभिक्रिया (CuAAC) क्लिक रसायन विज्ञान की अभिक्रियाओं के सबसे महत्वपूर्ण और प्रमुख उदाहरण के रूप में प्रसिद्ध है। ट्यूरिन विश्वविद्यालय (इटली) के Cravotto और उनके सहकर्मियों ने धात्विक कॉपर (Cu) को उत्प्रेरक के रूप में इस्तेमाल करके एज़ाइड और एल्काइन की अल्ट्रासाउंड-सहायित 1,3-द्विध्रुवीय चक्रीय योगज अभिक्रिया के लिए एक प्रोटोकॉल विकसित किया है। एज़िडो समूह इस प्रकार की कार्बनिक अभिक्रिया में आसानी से भाग लेता है। Cu(I) की उपस्थिति में एल्काइन के साथ एज़िडो समूह की युग्मन क्षमता में काफी सुधार होता है और सोनिकेशन क्लिक अभिक्रिया को बढ़ावा देता है।
अल्ट्रासोनिक रूप से विलोडित रिएक्टर अल्ट्रासोनिकेटर UP200St के साथ क्लिक रसायन विज्ञान में रासायनिक अभिक्रियाओं को तीव्र करने के लिए।
- बेहतर युग्मन क्षमता
- अधिक उपज
- अधिक तेज़ अभिक्रिया
- बेहतर अभिक्रिया गतिकी
- हरित रसायन विज्ञान
- सरल और सुरक्षित संचालन
सोनोकेमिकल रूप से उन्नत क्लिक रसायन विज्ञान: फ़ेनिलएसीटिलीन के साथ कॉपर-उत्प्रेरित चक्रीय योगज अभिक्रिया अल्ट्रासोनिकेशन से बेहतर होती है।
(अध्ययन और चित्र: © Cintas et al., 2010)
सोनोकेमिकल अभिक्रियाओं के लाभ
अनेक लाभों के कारण अल्ट्रासोनिक संश्लेषण (सोनो-संश्लेषण) रसायन विज्ञान में अभिक्रियाओं को तीव्र करने की सबसे अधिक सराही जाने वाली तकनीकों में से एक के रूप में उभरा है। सोनोकेमिकल रूप से प्रवर्धित अभिक्रियाएँ अभिक्रिया दर, उपज, संचालन की सरलता, उत्पादों की शुद्धता, ऊर्जा दक्षता आदि के मामले में पारंपरिक विलोडन या ऊष्मा-आधारित विधियों से बेहतर होती हैं। वैज्ञानिक रूप से प्रदर्शित किया गया है कि उच्च-शक्ति अल्ट्रासाउंड का उपयोग रासायनिक अभिक्रियाओं को बढ़ावा दे सकता है और अभिक्रिया का समय तथा अवांछित पार्श्व अभिक्रियाएँ घटा सकता है। ऊर्जा के एक वैकल्पिक हरित स्रोत के रूप में, सोनिकेशन कई रासायनिक अभिक्रियाओं को पर्यावरण के अधिक अनुकूल बनाता है, क्योंकि कम अभिकारकों, अपेक्षाकृत मृदु विलायकों और कम ऊर्जा की आवश्यकता होती है।
सोनोकेमिकल कॉपर-उत्प्रेरित कार्बनिक अभिक्रियाएँ
धातुओं वाली अभिक्रियाओं पर अल्ट्रासाउंड और सोनोकेमिस्ट्री के लाभकारी प्रभाव सर्वविदित हैं। सोनिकेशन निष्क्रियकारी परतों को यांत्रिक रूप से हटाने में मदद करता है और धातु से कार्बनिक ग्राही तक द्रव्यमान स्थानांतरण तथा इलेक्ट्रॉन स्थानांतरण, दोनों को बढ़ाता है।
छोटे अणुओं और साइक्लोडेक्सट्रिन (CDs) जैसे ओलिगोमरों, दोनों से शुरू करके विभिन्न प्रकार के 1,4-disubstituted 1,2,3-triazole व्युत्पन्न तैयार करने के लिए अल्ट्रासाउंड-सहायित क्लिक संश्लेषण का उपयोग किया गया है। इस दक्ष और पर्यावरण के अधिक अनुकूल प्रोटोकॉल का उपयोग करके सभी योगोत्पादों को 2–4 h में संश्लेषित किया जा सकता है (अभिक्रिया-पश्चात प्रसंस्करण सहित और अभिलक्षणन को छोड़कर)। यह दिखाया गया है कि क्लिक रसायन विज्ञान रसायन विज्ञान को सीधे जीव विज्ञान से जोड़ सकता है, जिससे यह अत्यंत व्यापक अनुप्रयोग वाली एक वास्तविक अंतर्विषयी अभिक्रिया बन जाता है।
(तुलना करें: Cintas et al., 2010)
सोनोकेमिकल अभिक्रियाओं के लिए एक बंद अल्ट्रासाउंड रिएक्टर, उदाहरण के लिए क्लिक रसायन विज्ञान में।
अल्ट्रासाउंड द्वारा त्वरित अभिक्रिया गतिकी से क्लिक रसायन विज्ञान में समय की बचत
अल्ट्रासाउंड का उपयोग उन धीमी रासायनिक अभिक्रियाओं को तेज़ कर सकता है जिनमें बैच मोड में सामान्यतः कई घंटे लगते हैं। अभिक्रिया गतिकी में उल्लेखनीय सुधार के कारण अभिक्रिया का समय घटाकर कुछ मिनट किया जा सकता है। अल्ट्रासोनिक प्रवाह रिएक्टर का उपयोग उपज में काफी सुधार और समय की बचत कर सकता है, जिससे पारंपरिक रूप से धीमे संश्लेषणों की प्रभावशीलता बहुत बढ़ जाती है।
सोनोकेमिकल रूप से उन्नत क्लिक अभिक्रियाओं के लिए उच्च-प्रदर्शन वाले अल्ट्रासोनिकेटर
Hielscher Ultrasonics परिष्कृत सोनोकेमिकल प्रक्रियाओं के लिए उच्च-प्रदर्शन वाले प्रोब-प्रकार के अल्ट्रासोनिकेटर, सोनोकेमिकल रिएक्टर और सहायक उपकरण डिज़ाइन करता है, बनाता है और वितरित करता है। प्रति प्रोब (सोनोट्रोड / हॉर्न) 50 वाट से 16,000 वाट तक के अल्ट्रासोनिक प्रोसेसरों के साथ, Hielscher आपकी रासायनिक अभिक्रिया के लिए सबसे उपयुक्त सोनोकेमिकल व्यवस्था प्रदान करने में सक्षम है।
Hielscher के अल्ट्रासोनिकेटर अपनी गुणवत्ता, विश्वसनीयता और मज़बूती के लिए जाने जाते हैं। Hielscher Ultrasonics एक ISO-प्रमाणित कंपनी है और अत्याधुनिक तकनीक तथा उपयोग में सुगमता वाले उच्च-प्रदर्शन अल्ट्रासोनिकेटरों पर विशेष ज़ोर देती है। निस्संदेह, Hielscher के अल्ट्रासोनिकेटर CE के अनुरूप हैं और UL, CSA तथा RoHs की आवश्यकताओं को पूरा करते हैं।
नीचे दी गई तालिका हमारे अल्ट्रासोनिकेटरों की अनुमानित प्रसंस्करण क्षमता का संकेत देती है:
| बैच आयतन | प्रवाह दर | अनुशंसित उपकरण |
|---|---|---|
| 1 से 500mL | 10 से 200mL/min | UP100H |
| 10 से 2000mL | 20 से 400mL/min | UP200Ht, UP400St |
| 0.1 से 20L | 0.2 से 4L/min | UIP2000hdT |
| 10 से 100L | 2 से 10L/min | UIP4000hdT |
| 15 से 150L | 3 से 15L/min | UIP6000hdT |
| n.a. | 10 से 100L/min | UIP16000 |
| n.a. | अधिक | इन उपकरणों का समूह: UIP16000 |
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Hielscher Ultrasonics प्रयोगशाला, पायलट और औद्योगिक पैमाने पर मिश्रण संबंधी अनुप्रयोगों, परिक्षेपण, पायसीकरण और निष्कर्षण के लिए उच्च-प्रदर्शन वाले अल्ट्रासोनिक होमोजेनाइज़र बनाता है।
साहित्य / संदर्भ
- 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.
जानने योग्य तथ्य
क्लिक रसायन विज्ञान को रसायन विज्ञान के नोबेल पुरस्कार 2022 से सम्मानित किया गया
क्लिक रसायन विज्ञान, जिसे Sharpless और उनके सहकर्मियों ने 2001 में नाम दिया था, लगभग आदर्श अभिक्रियाओं के एक वर्ग के लिए प्रस्तावित अवधारणा है। ये अभिक्रियाएँ उच्च परमाणु मितव्ययिता के साथ अत्यंत प्रभावी होती हैं, इनका दायरा व्यापक होता है और ये त्रिविमविशिष्ट होती हैं (लेकिन आवश्यक रूप से एनैन्टियोचयनात्मक नहीं होतीं)। इनमें केवल अहानिकर उपोत्पाद बनते हैं जिन्हें आसानी से हटाया जा सकता है, और इनके लिए केवल सरल अभिक्रिया परिस्थितियों, आसानी से उपलब्ध अभिकारकों तथा सरल उत्पाद पृथक्करण प्रक्रियाओं की आवश्यकता होती है।
Hielscher Ultrasonics उच्च-प्रदर्शन वाले अल्ट्रासोनिक होमोजेनाइज़र बनाता है, जिनके आकार प्रयोगशाला स्तर से औद्योगिक स्तर तक होते हैं।