Sonochemically poboljšane Mannich reakcije
Mannichova reakcija su važne reakcije na formiranje ugljika i ugljika, koje se široko koriste u industrijama kao što su farmaceutska proizvodnja i sinteza prirodnih proizvoda. Dok većina one-pot Mannich reakcije su vrlo spore, pozitivni učinci ultrazvuka na Mannich reakcije su brzo implementirani kako bi se poboljšala prinos i brzina reakcije, kao i smanjiti tradicionalno dugo vrijeme reakcije do kratkog postupka u Mannich reakcijama.
Ultrazvučna kemija i njezine prednosti u Mannich reakcijama
Mannichova reakcija jedna je od najvažnijih reakcija stvaranja ugljično-ugljične veze u organskoj sintezi, jer pruža sintetički i biološki važne β-aminokarbonilne spojeve, koji su važni intermedijeri za izgradnju različitih prirodnih proizvoda i lijekova koji sadrže dušik.
Ultrazvučni linijski sustav za sonokemijske reakcije, npr. za poboljšane Mannich reakcije
Ultrazvučno zračenje i time generirani sonokemijski učinci dokazano ubrzavaju kinetiku reakcije u Mannich reakcijama drastično, npr.
Ultrazvuka poboljšava one-lonac Mannich reakcija ketona, aldehida i amina kataliziranih katalizatorom sulfamijske kiseline.
Shema prilagođena od Zeng i sur., 2009
- Značajno ubrzano vrijeme reakcije
- veće prinose
- Precizno kontrolirani uvjeti
- kontrola temperature
- serije i linijsko
- Zelena kemija
Ultrazvučna Mannich reakcija β-aminokarbonil spojeva
Sulfamična kiselina (NH2TAKO3H, SA) korišten je kao učinkovit, jeftin, netoksičan i recikliran zeleni katalizator za ultrazvučno potpomognutu Mannich reakciju aldehida s ketonima i aminima. Ovaj ultrazvučni protokol ima prednosti visokog prinosa, blagog stanja, bez zagađenja okoliša i jednostavnih postupaka izrade. Ono što je najvažnije, beta-aminokarbonilni spojevi s orto-supstituitivi aromatičnim aminima dobivaju se prihvatljivim dobrim prinosima ovom metodologijom po prvi put.
Ispitana je sulfamična kiselina kao katalizator, a 10 mol% sulfamična kiselina bila je dovoljna da potpuno potakne reakciju na 95% prinosa u značajno ubrzanom vremenu reakcije od 1,5h (u usporedbi s miješanjem velike brzine, koje je postiglo samo 85% prinosa u cca. 20h). To naglašava dobro utvrđenu činjenicu da ultrazvuk snage i ultrazvučna kemija ubrzavaju organske reakcije. Tablica u nastavku pokazuje značajne prednosti ultrazvuka nad brzim miješanjem za Mannich reakcije.
Tablica pokazuje da su ultrazvučno katalizirane Mannichove reakcije znatno brže i učinkovitije u usporedbi s brzim miješanjem.
Studija: © Zeng i sur., 2009.
Sonokemijska oprema visokih performansi za Mannich reakcije
Sonokemijska oprema za sintezu i katalizu kemijskih proizvoda kao što su aminokarbonilni spojevi i drugi intermedijeri lako je dostupna u bilo kojoj veličini – od kompaktnih laboratorijskih ultrasonicators do potpuno industrijskih ultrazvučnih reaktora. Hielscher Ultrasonics dizajnira, proizvodi i distribuira high-power ultrasonicators. Svi ultrazvučni sustavi izrađeni su u sjedištu u Teltowu u Njemačkoj i distribuirani od tamo širom svijeta.
Sofisticirani hardver i pametni softver Hielscher ultrasonicators dizajnirani su kako bi jamčili pouzdan rad, ponovljive ishode, kao i jednostavnost korištenja. Hielscher ultrasonicators su robusni i pouzdani, što omogućuje ugradnju i rad u teškim uvjetima. Operativnim postavkama može se jednostavno pristupiti i birati putem intuitivnog izbornika, kojem se može pristupiti putem digitalnog zaslona osjetljivog na dodir u boji i daljinskog upravljača preglednika. Stoga se svi uvjeti obrade kao što su neto energija, ukupna energija, amplituda, vrijeme, tlak i temperatura automatski bilježe na ugrađenoj SD kartici. To vam omogućuje da revidirate i usporedite prethodne sonication staze i optimizirati sintezu i funkcionalizaciju sonokemijski poboljšanih reakcija kao što su Mannich reakcija, Diels-Alder reakcija ili Michael dodatak najvišoj učinkovitosti.
Hielscher Ultrasonics sustavi koriste se širom svijeta za sonokemijske procese (sono-sinteza i sono-kataliza) i dokazano su pouzdana oprema u serijskom i kontinuiranom linijskom načinu rada. Hielscher industrijski ultrasonicators lako može pokrenuti visoke amplitude u kontinuiranom radu (24/7/365). Amplitude do 200 μm mogu se lako kontinuirano generirati standardnim sonotrodama (ultrazvučne sonde / rogovi). Za još veće amplitude dostupne su prilagođene ultrazvučne sonotrode. Zbog svoje robusnosti i niskog održavanja, naši ultrasonicators su obično instalirani za teške primjene iu zahtjevnim okruženjima.
Hielscher ultrazvučni procesori za sonokemijske sinteze već su instalirani širom svijeta u komercijalnim razmjerima. Javite nam se da razgovaramo o sintezi vašeg sonokemijskog pogona putem Mannich reakcije! Naše dobro iskusno osoblje rado će podijeliti više informacija o putu sinteze sonokemije, ultrazvučnim sustavima i cijenama!
Uz prednost ultrazvučne metode sinteze, vaša kemijska proizvodnja će se isticati u učinkovitosti, jednostavnosti i niskoj cijeni u usporedbi s drugim procesima katalitičke sinteze!
Tablica u nastavku daje vam pokazatelj približne mogućnosti obrade naših ultrazvučnih uređaja:
| Batch Volumen | Protok | Preporučeni uređaji |
|---|---|---|
| 1 do 500 mL | 10 do 200 mL / min | UP100H |
| 10 do 2000 ml | 20 do 400 mL / min | Uf200 ः t, UP400St |
| 0.1 do 20L | 0.2 do 4L / min | UIP2000hdT |
| 10 do 100L | 2 do 10 l / min | UIP4000hdT |
| N.a. | 10 do 100 l / min | UIP16000 |
| N.a. | veći | grozd UIP16000 |
Kontaktirajte nas! / Pitajte nas!
Hielscher Ultrasonics proizvodi ultrazvučne homogenizatore visokih performansi za miješanje aplikacija, disperziju, emulzifikaciju i ekstrakciju na laboratorijskim, pilotskim i industrijskim razmjerima.
Književnost / Reference
- 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.
Činjenice koje vrijedi znati
Što je Mannich reakcija?
Mannichova reakcija temelji se na višekomponentnoj kondenzaciji neostvarivog aldehida, primarnog ili sekundarnog amina i silnobulabilnog karbonilnog spoja, koji daje aminometirane proizvode. Derivat iminija aldehida funkcionira kao akcektor u Mannich reakciji.
Mannichova reakcija koristi se u mnogim područjima organske kemije. Budući da se Mannichova reakcija može pokrenuti kao prikladna reakcija s jednim loncem i postaviti kao dvostruke Mannichove reakcije, ovaj tip reakcije koristi se za sintezu finih kemikalija, specijalnih kemikalija, lijekova i prirodnih tvari (koristi se u biosintetičkim putevima, osobito za sintezu alkaloida, peptida i nukleotida).
Uobičajeni primjeri kemikalija sintetiziranih mannich reakcijom uključuju:
- alkilni amini
- peptidi, nukleotidi, antibiotici i alkaloidi (npr. tropinon)
- agrokemikalije, kao što su regulatori rasta bilja
- boje i polimeri
- Katalizatori
- križanje tkiva formaldehida
- lijekove i farmaceutske lijekove (npr. rolitetraciklin (Mannichov proizvod tetraciklina i pirolidina), fluoksetin (antidepresiv), tramadol i tolmetin (protuupalni lijek).
- sapun i deterdženti: Mannichova reakcija koristi se za sintezu alkilnih amina, pretvarajući nepolučne ugljikovodike u sapun ili deterdžente. Ovi nastali spojevi koriste se u različitim primjenama čišćenja, tretmanima automobilskim gorivom i epoksidnim premazima.
- polieteramini iz supstituitinog razgranatog lanca alkil etera
- α,β nezasićenih ketona toplinskom razgradnjom Mannichovih reakcijskih proizvoda (npr. metil vinil keton iz 1-dietilamino-butan-3-jedan)
Hielscher Ultrasonics proizvodi ultrazvučne homogenizatore visokih performansi Laboratorija do industrijske veličine.