Pritisnite Kemija – Kako poboljšati reakcije na klik sonikacijom
Klikne kemijske reakcije kao što su reakcije azid-alkinske cikloadicije (CuAAC) katalizirane bakrom mogu imati velike koristi od primjene snažnog ultrazvuka. Sonokemijski učinci povećavaju prinos i stopu konverzije. Dodatno, poboljšana je ukupna učinkovitost reakcija kemije klika. Kao tehnika zelene kemije, ultrazvuk doprinosi učinkovitijim i ekološki prihvatljivijim kemijskim reakcijama.
Ultrazvučno promovirana bakrom katalizirana azid-alkin cikloadicija
Cikloadicija azid-alkina (CuAAC) katalizirana bakrom poznata je kao najvažniji i najistaknutiji primjer klik kemijskih reakcija. Cravotto i kolege sa Sveučilišta u Torinu (Italija) razvili su protokol za ultrazvučno potpomognutu reakciju 1,3-dipolarne cikloadicije azida i alkina koristeći metalni bakar (Cu) kao katalizator. Azido skupina voljni je sudionik u ovoj vrsti organske reakcije. Kapacitet spajanja azido skupine s alkinima značajno se poboljšava u prisutnosti Cu(I) i ultrazvuk potiče reakciju klika.
Reaktor s ultrazvučnim miješanjem s ultrazvučnim uređajem UP200St za pojačane kemijske reakcije u klik kemiji.
- poboljšan kapacitet spajanja
- veći prinosi
- brža reakcija
- poboljšana kinetika reakcije
- zelena kemija
- jednostavan & siguran rad
Sonokemijski poboljšana klik kemija: cikloadicija katalizirana bakrom s fenilacetilenom poboljšana je ultrazvučnom obradom.
(Studija i grafički prikaz: © Cintas et al., 2010.)
Prednosti sonokemijskih reakcija
Ultrazvučna sinteza (sono-sinteza) nametnula se kao jedna od najcjenjenijih intenzivnih tehnika u kemiji zbog višestrukih prednosti. Sonokemijski potaknute reakcije nadmašuju konvencionalne metode miješanja ili metode temeljene na toplini s obzirom na brzinu reakcije, prinos, jednostavnost rada, čistoću proizvoda, energetsku učinkovitost itd. Znanstveno je dokazano da upotreba snažnog ultrazvuka može pospješiti kemijske reakcije i može smanjiti reakciju vrijeme kao i neželjene nuspojave. Kao alternativni zeleni izvor energije, sonikacija mnoge kemijske reakcije čini ekološki prihvatljivijima jer je potrebno manje reaktanata, blažih otapala i manje energije.
Sonokemijske organske reakcije katalizirane bakrom
Blagotvorni učinci ultrazvuka i sonokemije na reakcije koje uključuju metale dobro su poznati. Sonikacija potiče mehaničko uklanjanje pasivizirajućih slojeva i poboljšava prijenos mase i prijenos elektrona od metala do organskog akceptora.
Sinteza klika potpomognuta ultrazvukom primijenjena je za pripremu širokog spektra 1,4-disupstituiranih derivata 1,2,3-triazola počevši od malih molekula i oligomera kao što su ciklodekstrini (CD). Koristeći ovaj učinkovitiji i ekološki prihvatljiviji protokol, svi se adukti mogu sintetizirati u 2-4 h (uključujući obradu i isključujući karakterizaciju). Pokazalo se da klik kemija može izravno povezati kemiju s biologijom, čime postaje prava interdisciplinarna reakcija s iznimno širokom primjenjivošću.
(usp. Cintas et al., 2010.)
Zatvoreni ultrazvučni reaktor za sonokemijske reakcije, npr. u klik kemiji.
Kemija klikova koja štedi vrijeme zahvaljujući ultrazvučno ubrzanoj kinetici reakcije
Primjena ultrazvuka može ubrzati spore kemijske reakcije, koje obično traju nekoliko sati u šaržnom načinu rada. Zbog značajno poboljšane kinetike reakcije, vrijeme reakcije može se smanjiti na nekoliko minuta. Korištenje ultrazvučnog protočnog reaktora može znatno poboljšati prinose, postići uštedu vremena i time rezultirati velikom učinkovitošću konvencionalno sporih sinteza.
Ultrazvučni uređaji visokih performansi za sonokemijski poboljšane reakcije klika
Hielscher Ultrasonics dizajnira, proizvodi i distribuira visokoučinkovite ultrazvučne sonde, sonokemijske reaktore i dodatke za sofisticirane sonokemijske procese. S ultrazvučnim procesorima u rasponu od 50 watta do 16.000 watta po sondi (sonotroda/horna), Hielscher vam može ponuditi najprikladniju sonokemijsku postavku za vašu kemijsku reakciju.
Hielscher ultrasonicators su prepoznati po svojoj kvaliteti, pouzdanosti i robusnosti. Hielscher Ultrasonics je ISO certificirana tvrtka i stavlja poseban naglasak na ultrazvučne uređaje visokih performansi koji sadrže najsuvremeniju tehnologiju i jednostavnu su za korištenje. Naravno, Hielscher ultrasonicators sukladni su CE i ispunjavaju zahtjeve UL, CSA i RoHs.
Donja tablica daje vam naznaku približnog kapaciteta obrade naših ultrazvučnih uređaja:
| Volumen serije | Protok | Preporučeni uređaji |
|---|---|---|
| 1 do 500 ml | 10 do 200 ml/min | UP100H |
| 10 do 2000 ml | 20 do 400 ml/min | UP200Ht, UP400St |
| 0.1 do 20L | 0.2 do 4L/min | UIP2000hdT |
| 10 do 100l | 2 do 10L/min | UIP4000hdT |
| 15 do 150L | 3 do 15L/min | UIP6000hdT |
| na | 10 do 100L/min | UIP16000 |
| na | veći | klaster od UIP16000 |
Kontaktirajte nas! / Pitajte nas!
Hielscher Ultrasonics proizvodi visokoučinkovite ultrazvučne homogenizatore za aplikacije miješanja, disperziju, emulzifikaciju i ekstrakciju u laboratorijskim, pilotskim i industrijskim razmjerima.
Literatura / Reference
- 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.
Činjenice koje vrijedi znati
Kliknite Kemija nagrađena Nobelovom nagradom za kemiju 2022
Klik kemija, koju su osmislili Sharpless i suradnici 2001., koncept je predložen za klasu gotovo savršenih reakcija koje su vrlo učinkovite s visokom ekonomijom atoma, širokog opsega i stereospecifične (ali ne nužno enantioselektivne), generiraju samo bezopasne -proizvodi koji se mogu lako ukloniti i zahtijevaju samo jednostavne reakcijske uvjete kao i lako dostupne reaktante i jednostavne postupke izolacije proizvoda.
Hielscher Ultrasonics proizvodi ultrazvučne homogenizatore visokih performansi od laboratorija do industrijska veličina.