सोनिकेशन द्वारा प्रचारित ऑर्गेनोकैटेलिटिक प्रतिक्रियाएं

जैविक रसायन विज्ञान में, ऑर्गेनोकैटलिसिस उत्प्रेरक का एक रूप है जिसमें एक कार्बनिक उत्प्रेरक द्वारा रासायनिक प्रतिक्रिया की दर में वृद्धि की जाती है। यहन “ऑर्गेनोकैटेलिस्ट” कार्बनिक यौगिकों में पाए जाने वाले कार्बन, हाइड्रोजन, सल्फर और अन्य गैर-धातु तत्व होते हैं। रासायनिक प्रणालियों के लिए उच्च शक्ति अल्ट्रासाउंड के आवेदन सोनोकेमिस्ट्री और पैदावार बढ़ाने, प्रतिक्रिया दरों में सुधार और प्रतिक्रिया की गति में तेजी लाने के लिए एक अच्छी तरह से स्थापित तकनीक के रूप में जाना जाता है। सोनीशन के तहत, अवांछित उत्पादों से बचने वाले रासायनिक रास्तों को स्विच करना अक्सर संभव हो जाता है। सोनोकेमिस्ट्री ऑर्गेनोकैटेलिटिक प्रतिक्रियाओं को बढ़ावा दे सकती है जिससे उन्हें अधिक कुशल और पर्यावरण के अनुकूल बना दिया जा सकता है।

असममित ऑर्गेनोकैटलिसिस – सोनीशन द्वारा बेहतर

सोनोकेमिस्ट्री, रासायनिक प्रणालियों में उच्च प्रदर्शन वाले अल्ट्रासाउंड का अनुप्रयोग, ऑर्गेनोकैटेलिटिक प्रतिक्रियाओं में काफी सुधार कर सकता है। अल्ट्रासोनिकेशन के साथ संयुक्त असममित ऑर्गेनोकैटलिसिस अक्सर ऑर्गेनोकैटेलिसिस को पर्यावरण-मैत्रीपूर्ण मार्ग में बदलने की अनुमति देता है, जिससे हरित रसायन शास्त्र की शब्दावली में गिरावट आती है। सोनीशन (असममित) ऑर्गेनोकैटलिटिक प्रतिक्रिया को तेज करता है और उच्च पैदावार, तेजी से रूपांतरण दर, आसान उत्पाद अलगाव/शुद्धिकरण, और बेहतर चयनशीलता और प्रतिक्रियाशीलता का कारण बनता है। प्रतिक्रिया गतिज और उपज के सुधार में योगदान करने के अलावा, अल्ट्रासोनिकेशन को अक्सर स्थायी प्रतिक्रिया सॉल्वैंट्स जैसे आयनिक तरल पदार्थ, गहरे यूटेक्टिक सॉल्वैंट्स, हल्के, गैर-विषाक्त सॉल्वैंट्स और पानी के साथ जोड़ा जा सकता है। इस प्रकार, सोनोकेमिस्ट्री न केवल (असममित) ऑर्गेनोकैटिटिटिक प्रतिक्रिया में सुधार करता है, बल्कि ऑर्गेनोकैटलिटिक प्रतिक्रियाओं की स्थिरता में भी सहायता करता है।

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sonochemical दीक्षा और उच्च पैदावार के साथ organocatalytic प्रतिक्रिया के त्वरण के लिए अल्ट्रासोनिक जांच

अल्ट्रासोनिकेशन ऑर्गेनोकैटेलिटिक प्रतिक्रियाओं को बढ़ावा देता है जिसके परिणामस्वरूप रूपांतरण दरों में सुधार होता है, अधिक पैदावार और चयनशीलता होती है।

अनुसंधान ने सोनोकेमिक रूप से तेज ओराग्नोकैटेलिटिक प्रतिक्रियाओं के लिए कई गुना उदाहरण दिखाए हैं। उदाहरण के लिए, एक चिरल पाड़ के रूप में डबल फंसे डीएनए अणुओं का उपयोग असममित संश्लेषण प्रतिक्रियाओं के लिए धातु-बायोमैक्रोमोलेकुले हाइब्रिड उत्प्रेरक को इकट्ठा करने के लिए किया जाता है। जी-चौगुनी डीएनए आधारित उत्प्रेरक असममित माइकल इसके अलावा, Diels-Alder और फ्रीडेल-शिल्प प्रतिक्रियाओं में लागू किया गया है । (cf. झाओ और शेन, 2018)
इनिडियम-प्रचारित प्रतिक्रिया के लिए, सोनिकेमिक रूप से संचालित प्रतिक्रिया मामूली परिस्थितियों में चलने के बाद से लाभकारी प्रभाव दिखाती है, जिससे डायस्टेरियोस्ट्रेक्शन के उच्च स्तर को संरक्षित किया जाता है। सोनोकेमिकल मार्ग का उपयोग करके, β-लैक्टाम कार्बोहाइड्रेट, β-अमीनो एसिड और चीनी लैक्टोन से स्पाइरोडेकोटोपिपेराइन के ऑर्गेनोकैटेल संश्लेषण के साथ-साथ ऑक्सीम ईथर पर एलिलेशन और रिफॉर्मात्स्की प्रतिक्रियाओं पर अच्छे परिणाम प्राप्त किए गए थे।

अल्ट्रासोनिक रूप से पदोन्नत ऑर्गेनोकैटेलिटिक ड्रग संश्लेषण

रोगोज़िन्स्का-Szymczak और Mlynarski (२०१४) की रिपोर्ट 4-हाइड्रोक्सीकोमारिन के असममित माइकल इसके अलावा α, β-असंतृप्त कीटोन्स के लिए कार्बनिक सह-सॉल्वैंट्स के बिना पानी पर – कार्बनिक प्राथमिक अमीनों और सोनीशन द्वारा उत्प्रेरित किया जाता है। एंटेसोमेरिक रूप से शुद्ध (एस, एस)- डिफेनेनिलेथिलेंडियामाइन का अनुप्रयोग अल्ट्रासाउंड द्वारा त्वरित प्रतिक्रियाओं के माध्यम से उत्कृष्ट पैदावार (73-98%) और अच्छे एन्टीओएसइलिटी (76% ईई तक) के साथ महत्वपूर्ण फार्मास्यूटिकल रूप से सक्रिय यौगिकों की एक श्रृंखला प्रदान करता है। शोधकर्ताओं ने दोनों एंटेओमेरिक रूपों में एंटीकोगुलैंट वारफरिन के ' पानी पर ठोस ' गठन के लिए एक कुशल सोनोकेमिकल प्रोटोकॉल पेश किया । यह पर्यावरण के अनुकूल ऑर्गेनोकैटेलिक प्रतिक्रिया न केवल स्केलेबल है, बल्कि एनेंटोमेरिक रूप से शुद्ध रूप में लक्षित दवा अणु की पैदावार भी करती है।

Ultrasonically α, β-असंतृप्त ketones के लिए 4-hydroxycoumarin के असममित माइकल इसके अलावा को बढ़ावा दिया

सोनीशन ऑर्गेनिक सह-सॉल्वैंट्स के बिना पानी पर α,β-असंतृप्त कीटोन्स के लिए 4-हाइड्रोक्सीकोमरीन के असममित माइकल इसके अलावा को बढ़ावा देता है।
चित्र और अध्ययन: ©रोगोज़िन्स्का-Szymczak और Mlynarski; 2014.

टेर्पेन्स का सोनोकेमिकल एपोक्सिडेशन

चार्बोनेउ एट अल (2018) ने सोनीसेशन के तहत टर्पेन के सफल एपोक्सिडेशन को डेमोस्ट्रेटेड किया। पारंपरिक एपोक्सिडेशन के लिए उत्प्रेरक के उपयोग की आवश्यकता होती है, लेकिन सोनीशन के साथ एपोक्सिडेशन उत्प्रेरक-मुक्त प्रतिक्रिया के रूप में चलता है।
लिमोनीन डाइऑक्साइड बायोबेस्ड पॉलीकार्बोनेट या नॉनिसोसाइनेट पॉलीयूरेथेन्स के विकास के लिए एक प्रमुख मध्यवर्ती अणु है। सोनीशन बहुत कम प्रतिक्रिया समय के भीतर टर्पेन के उत्प्रेरक मुक्त एपोक्सिडेशन की अनुमति देता है – एक ही समय में बहुत अच्छी पैदावार दे रही है। अल्ट्रासोनिक एपोक्सिडेशन के प्रभावी प्रदर्शन करने के लिए, अनुसंधान टीम ने लिमोनीन के एपोक्सिडेशन की तुलना पारंपरिक आंदोलन और अल्ट्रासोनिकेशन दोनों के तहत ऑक्सीडाइजिंग एजेंट के रूप में इन-सीटू-जनित डिमेथिल डाइऑक्सीरेन का उपयोग करके लिमोनीन डाइऑक्साइड से की। सभी सोनीशन परीक्षणों के लिए Hielscher UP50H (50W, 30kHz) प्रयोगशाला अल्ट्रासोनिकेटर इस्तेमाल किया गया था।

Terpene epoxidation काफी तेजी से और अत्यधिक कुशल है जब sonication लागू किया जाता है. अल्ट्रासाउंड का उपयोग उत्प्रेरक मुक्त प्रतिक्रिया के रूप में terpenes के epoxidation प्रतिक्रिया runthe करने के लिए सक्षम बनाता है।

अल्ट्रासोनिका UP50H के साथ टेर्पेन (जैसे, लिमोनीन डाइऑक्साइड, α-पाइने ऑक्साइड, β-पाइने ऑक्साइड, ट्राइपऑक्साइड आदि) के अत्यधिक कुशल सोनोकेमिकल एपोक्सिडेशन
चित्र और अध्ययन: © चार्बोनेउ एट अल.

सोनीशन के तहत 100% उपज के साथ लिमोनीन को लिमोनीन डाइऑक्साइड में पूरी तरह से परिवर्तित करने के लिए आवश्यक समय कमरे के तापमान पर केवल 4.5 मिनट था। इसकी तुलना में, जब चुंबकीय उभारक का उपयोग करके पारंपरिक आंदोलन का उपयोग किया जाता है, तो लिमोनीन डाइऑक्साइड की 97% उपज तक पहुंचने का आवश्यक समय 1.5 घंटे था। आंदोलन की दोनों तकनीकों का उपयोग करके α-पाइनन के एपोक्सिडेशन का भी अध्ययन किया गया है। सोनीशन के तहत α-पाइने ऑक्साइड के लिए α-पाइने के एपोक्सिडेशन को 100% की प्राप्त उपज के साथ केवल 4 मिनट की आवश्यकता होती है, जबकि पारंपरिक विधि की तुलना में प्रतिक्रिया समय 60 मिनट था। अन्य टर्पेन के लिए, β-पाइने को केवल 4 मिनट में β-पाइने ऑक्साइड में परिवर्तित कर दिया गया था जबकि फर्नेसोल ने 8 मिनट में ट्राइपॉक्साइड का 100% प्राप्त किया था। कार्वेरोल, एक लिमोनीन डेरिवेटिव, 98% की उपज के साथ कार्वॉल डाइऑक्साइड में परिवर्तित हो गया था। डाइमेथिल डायोक्सीरोन का उपयोग करके कार्वोन की एपोक्सिडेशन प्रतिक्रिया में रूपांतरण 5 मिनट में 7,8-कार्वोन ऑक्साइड का उत्पादन करने वाला 100% था।
सोनोकेमिकल टर्पेन एपोक्सिडेशन के मुख्य फायदे ऑक्सीकरण एजेंट (ग्रीन केमिस्ट्री) की पर्यावरण के अनुकूल प्रकृति के साथ-साथ अल्ट्रासोनिक आंदोलन के तहत इस ऑक्सीकरण को करने में काफी कम प्रतिक्रिया समय है। इस एपोक्सिडेशन विधि ने पारंपरिक आंदोलन का उपयोग किए जाने पर 90 मिनट की तुलना में केवल 4.5 मिनट में लिमोनीन डाइऑक्साइड की 100% उपज के साथ लिमोनीन के 100% रूपांतरण तक पहुंचने की अनुमति दी। इसके अलावा, रिएक्शन मीडियम में कार्वोन, कार्वेल और पेरिल अल्कोहल जैसे लिमोनीन के कोई ऑक्सीकरण उत्पाद नहीं पाए गए । अल्ट्रासाउंड के तहत α-पाइने के एपोक्सिडेशन के लिए केवल 4 मिनट की आवश्यकता होती है, जो अंगूठी के ऑक्सीकरण के बिना α-पाइने ऑक्साइड का 100% उपज देता है। β-पाइने, फारनेसोल और कार्वेल जैसे अन्य टर्पेन्स को भी ऑक्सीकरण किया गया है, जिससे बहुत अधिक एपॉक्साइड पैदावार होती है।

Ultrasonically organocatalysis, असममित प्रतिक्रियाओं और कई अन्य सहित sonochemical अनुप्रयोगों के लिए रिएक्टर हलचल.

अल्ट्रासोनिक रूप से उत्तेजित रिएक्टर के साथ अल्ट्रासोनिक UP200St तेज ऑर्गेनोकैटेलिटिक प्रतिक्रियाओं के लिए।

sonochemical प्रभाव

Acoustic cavitation as shown here at the Hielscher ultrasonicator UIP1500hdT is used to initiate and promote chemical reactions. Ultrasonic cavitation at Hielscher's UIP1500hdT (1500W) ultrasonicator for sonochemical reactions.शास्त्रीय विधियों के विकल्प के रूप में, विभिन्न प्रकार की प्रतिक्रियाओं की दरों को बढ़ाने के लिए सोनोकेमिकल-आधारित प्रोटोकॉल का उपयोग किया गया है, जिसके परिणामस्वरूप प्रतिक्रिया समय में उल्लेखनीय कमी के साथ मामूली परिस्थितियों में उत्पाद उत्पन्न होते हैं। इन तरीकों को अधिक पर्यावरण के अनुकूल और टिकाऊ के रूप में वर्णित किया गया है और वांछित परिवर्तनों के लिए अधिक से अधिक चयनशीलता और कम ऊर्जा की खपत के साथ जुड़े रहे हैं । इस तरह के तरीकों का तंत्र ध्वनिक कैविटेशन की घटना पर आधारित है, जो तरल माध्यम में बुलबुले के गठन, विकास और आदिबेटिक पतन के माध्यम से दबाव और तापमान की अनूठी स्थितियों को प्रेरित करता है। यह प्रभाव बड़े पैमाने पर हस्तांतरण में सुधार करता है और तरल में अशांत प्रवाह को बढ़ाता है, जिससे रासायनिक परिवर्तनों को सुविधाजनक बनाता है। हमारे अध्ययनों में, अल्ट्रासाउंड के उपयोग ने उच्च पैदावार और शुद्धता के साथ कम प्रतिक्रिया समय में यौगिकों का उत्पादन किया है। इस तरह की विशेषताओं ने औषधीय मॉडलों में मूल्यांकन किए गए यौगिकों की संख्या में वृद्धि की है, जो अनुकूलन प्रक्रिया का नेतृत्व करने के लिए हिट को तेज करने में योगदान देते हैं।
न केवल यह उच्च ऊर्जा इनपुट विषम प्रक्रियाओं में यांत्रिक प्रभावों को बढ़ा सकता है, बल्कि यह अप्रत्याशित रासायनिक प्रजातियों के गठन के लिए अग्रणी नई पुनः गतिविधियों को प्रेरित करने के लिए भी जाना जाता है। क्या sonochemistry अद्वितीय बनाता है गुहा की उल्लेखनीय घटना है, जो उच्च दबाव बारी के कारण सूक्ष्म बुलबुला पर्यावरण असाधारण प्रभाव के एक स्थानीय रूप से सीमित अंतरिक्ष में उत्पन्न करता है/

ऑर्गेनोकैटेलिस्ट से जुड़ी असममित प्रतिक्रियाओं के उदाहरण हैं:

  • असममित डायल्स-एल्डर प्रतिक्रियाएं
  • असममित माइकल प्रतिक्रियाएं
  • असममित मानिच प्रतिक्रियाएं
  • शी एपोक्सिडेशन
  • ऑर्गेनोकैटेलिटिक ट्रांसफर हाइड्रोजनेशन

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अल्ट्रासोनिक रिएक्टरों काफी इस तरह Mannich प्रतिक्रिया के रूप में organocatalytic प्रतिक्रियाओं में सुधार कर सकते हैं.

अल्ट्रासोनिक इनलाइन सिस्टम के साथ UIP2000hdT (2000W, 20 किलोहर्ट्ज़) सोनोकेमिकल प्रतिक्रियाओं के लिए, उदाहरण के लिए बेहतर ऑर्गेनोकैटेलिटिक प्रतिक्रियाओं के लिए

सोनोकेमिक रूप से ऑर्गेनोकैटेलिटिक प्रतिक्रियाओं को बढ़ावा देने के फायदे

सोनिकेमिक प्रभावों से रासायनिक प्रतिक्रियाओं का पर्याप्त गहनता दिखाई देती है, क्योंकि सोनोकेमिकल प्रभाव कार्बनिक संश्लेषण और उत्प्रेरक में तेजी से उपयोग किया जाता है। विशेष रूप से पारंपरिक तरीकों (जैसे, हीटिंग, सरगर्मी) की तुलना में, सोनोकेमिस्ट्री अधिक कुशल, सुविधाजनक और ठीक नियंत्रणीय है। सोनीशन और सोनोकेमिस्ट्री कई प्रमुख फायदे प्रदान करते हैं जैसे कि उच्च पैदावार, यौगिकों और चयनशीलता की वृद्धि, कम प्रतिक्रिया समय, कम लागत, साथ ही सोनोकेमिकल प्रक्रिया के संचालन और हैंडलिंग में सादगी। ये लाभकारी कारक अल्ट्रासोनिक रूप से सहायता प्राप्त रासायनिक प्रतिक्रियाओं को न केवल अधिक प्रभावोत्पादक और सेवर बनाते हैं, बल्कि पर्यावरण-मित्रता भी करते हैं।
कई कार्बनिक प्रतिक्रियाओं को कम प्रतिक्रिया समय में उच्च पैदावार देने के लिए साबित किया गया है और/

अल्ट्रासोनिकेशन सरल वन-पॉट प्रतिक्रियाओं के लिए अनुमति देता है

सोनीशन एक-पॉट प्रतिक्रियाओं के रूप में बहुघटना प्रतिक्रियाओं को शुरू करने की अनुमति देता है जो संरचनात्मक रूप से विविध यौगिकों का संश्लेषण प्रदान करते हैं। इस तरह के एक बर्तन प्रतिक्रियाओं एक उच्च समग्र दक्षता के लिए मूल्यवान है और उनकी सादगी के बाद से अलगाव और मध्यवर्ती के शुद्धिकरण की आवश्यकता नहीं है ।

असममित ऑर्गेनोकैटेलिटिक प्रतिक्रियाओं पर अल्ट्रासाउंड तरंगों के प्रभाव को विभिन्न प्रतिक्रिया प्रकारों में सफलतापूर्वक लागू किया गया है जिसमें चरण हस्तांतरण उत्प्रेरक, बिल्ली प्रतिक्रियाएं, हाइड्रोजनीकरण, मानिच प्रतिक्रियाएं, बार्बिएर और बार्बिएर जैसी प्रतिक्रियाएं, डायल्स-एल्डर प्रतिक्रियाएं, सुजुकी कपलिंग प्रतिक्रिया और मिचेल इसके अलावा शामिल हैं।

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साहित्य/संदर्भ

जानने के योग्य तथ्य

ऑर्गेनोकैटेलिसिस क्या है?

ऑर्गेनोकैटेलिसिस एक प्रकार का उत्प्रेरक है जिसमें कार्बनिक उत्प्रेरक के उपयोग से रासायनिक प्रतिक्रिया की दर बढ़ जाती है। इस ऑर्गेनोकैटेस्ट में कार्बन, हाइड्रोजन, सल्फर और कार्बनिक यौगिकों में पाए जाने वाले अन्य गैर-धातु तत्व शामिल हो सकते हैं। ऑर्गेनोकैटेलिसिस कई फायदे प्रदान करता है। चूंकि ऑर्गेनोकैटेलिक प्रतिक्रियाओं के लिए धातु आधारित उत्प्रेरक की आवश्यकता नहीं होती है, इसलिए वे पर्यावरण-मैत्रीपूर्ण होते हैं और इस प्रकार हरित रसायन में योगदान देते हैं। ऑर्गेनोकैटेलिस्ट अक्सर सस्ते और आसानी से उत्पादित किए जा सकते हैं, और हरियाली सिंथेटिक मार्गों के लिए अनुमति देते हैं।

असममित ऑर्गेनोकैटलिसिस

असममित ऑर्गेनोकैटेलिसिस असममित या एनेंटियोसेलिटिव रिएक्शन है, जो हाथ के अणुओं का केवल एनेंटिमर पैदा करता है। एनेंटिमर्स स्टीरियोसोमर्स के जोड़े हैं जो चिरल हैं। एक चिरल अणु अपनी दर्पण छवि पर गैर-अधिरोपीय है, ताकि दर्पण छवि वास्तव में एक अलग अणु हो। उदाहरण के लिए, विशिष्ट एंटिसोमर्स का उत्पादन फार्मास्यूटिकल्स के उत्पादन में विशेष रूप से महत्वपूर्ण है, जहां अक्सर दवा अणु का केवल एक एनेंटिमर एक निश्चित सकारात्मक प्रभाव प्रदान करता है, जबकि अन्य एंटेसोमर कोई प्रभाव नहीं दिखाता है या यहां तक कि हानिकारक भी है।


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