Sonokemijski poboljšane Mannichove reakcije
Mannichove reakcije su važne reakcije stvaranja veze ugljik-ugljik, koje se široko koriste u industrijama kao što su farmaceutska proizvodnja i sinteza prirodnih proizvoda. Dok je većina Mannichovih reakcija u jednoj posudi vrlo spora, pozitivni učinci ultrazvučne obrade na Mannichove reakcije brzo su implementirani kako bi se poboljšao prinos i brzina reakcije, kao i smanjilo tradicionalno dugo vrijeme reakcije na kratki postupak u Mannichovim reakcijama .
Sonokemija i njezine prednosti u Mannichovim reakcijama
Mannichova reakcija jedna je od najvažnijih reakcija stvaranja veze ugljik-ugljik u organskoj sintezi, jer daje sintetski i biološki važne 𝛽-aminokarbonilne spojeve, koji su važni intermedijeri za konstrukciju raznih prirodnih proizvoda i lijekova koji sadrže dušik.
Ultrazvučni inline sustav za sonokemijske reakcije, npr. za poboljšane Mannichove reakcije
Dokazano je da ultrazvučno zračenje i time generirani sonokemijski učinci drastično ubrzavaju reakcijsku kinetiku u Mannichovim reakcijama, npr. s 13-strukim smanjenjem vremena reakcije s 20 sati na 1,5 sati.
Ultrasonication poboljšava Mannichovu reakciju u jednom loncu ketona, aldehida i amina kataliziranu katalizatorom sulfaminske kiseline.
Shema prilagođena iz Zeng et al., 2009
- Značajno ubrzano vrijeme reakcije
- veći prinosi
- Precizno kontrolirani uvjeti
- kontrola temperature
- Serijski i in-line
- zelena kemija
Ultrazvučna Mannichova reakcija 𝛽-aminokarbonilnih spojeva
Sulfaminska kiselina (NH2TAKO3H, SA) korišten je kao učinkovit, jeftin, netoksičan i reciklirajući zeleni katalizator za ultrazvučno potpomognutu Mannichovu reakciju aldehida s ketonima i aminima u jednoj posudi. Ovaj ultrazvučni protokol ima prednosti visokog prinosa, blagih uvjeta, bez zagađenja okoliša i jednostavnih postupaka obrade. Najvažnije je da su beta-aminokarbonilni spojevi s orto-supstituiranim aromatskim aminima ovom metodologijom po prvi put dobiveni u prihvatljivim do dobrim prinosima.
Ispitana je sulfaminska kiselina kao katalizator i 10 mol% sulfaminske kiseline bilo je dovoljno za potpuno pokretanje reakcije do 95% prinosa u značajno ubrzanom reakcijskom vremenu od 1,5 h (u usporedbi s miješanjem velikom brzinom, koje je postiglo samo 85% prinosa u približno 20h). Ovo naglašava dobro utvrđenu činjenicu da moćni ultrazvuk i sonokemija ubrzavaju organske reakcije. Donja tablica pokazuje značajne prednosti ultrazvučne obrade u odnosu na miješanje velikom brzinom za Mannichove reakcije.
Tablica pokazuje da su ultrazvučno katalizirane Mannichove reakcije znatno brže i učinkovitije u usporedbi s miješanjem velikom brzinom.
Studija: © Zeng et al., 2009
Visokoučinkovita sonokemijska oprema za Mannichove 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 ultrazvučnih uređaja do potpuno industrijskih ultrazvučnih reaktora. Hielscher Ultrasonics dizajnira, proizvodi i distribuira ultrazvučne uređaje velike snage. Svi ultrazvučni sustavi izrađuju se u sjedištu u Teltowu u Njemačkoj i odatle se distribuiraju diljem svijeta.
Sofisticirani hardver i pametni softver Hielscher ultrasoničara dizajnirani su da jamče pouzdan rad, ponovljive rezultate kao i lakoću korištenja. Hielscher ultrasonicators su robusni i pouzdani, što omogućuje instaliranje i rad pod teškim uvjetima rada. Operativnim postavkama može se jednostavno pristupiti i birati putem intuitivnog izbornika, kojem se može pristupiti putem digitalnog zaslona u boji osjetljivog na dodir i daljinskog upravljača preglednika. Stoga se svi uvjeti obrade kao što su neto energija, ukupna energija, amplituda, vrijeme, tlak i temperatura automatski bilježe na ugrađenu SD karticu. To vam omogućuje reviziju i usporedbu prethodnih sonikacijskih ciklusa i optimiziranje sinteze i funkcionalizacije sonokemijski poboljšanih reakcija kao što su Mannichova reakcija, Diels-Alderova reakcija ili Michaelov dodatak za najveću učinkovitost.
Hielscher Ultrasonics sustavi koriste se diljem svijeta za sonokemijske procese (sono-sinteza i sono-kataliza) i dokazano su pouzdana oprema u šaržnom i kontinuiranom in-line načinu rada. Hielscher industrijski ultrasonicators može lako pokrenuti visoke amplitude u kontinuiranom radu (24/7/365). Amplitude do 200 µm mogu se lako kontinuirano generirati sa standardnim sonotrodama (ultrazvučne sonde / rogovi). Za još veće amplitude dostupne su prilagođene ultrazvučne sonotrode. Zbog svoje robusnosti i malog održavanja, naši ultrazvučni uređaji obično se postavljaju za zahtjevne primjene i u zahtjevnim okruženjima.
Hielscher ultrazvučni procesori za sonokemijske sinteze već su instalirani širom svijeta na komercijalnoj razini. Kontaktirajte nas sada kako bismo razgovarali o vašoj sintezi sonokemijskog pogona putem Mannichove reakcije! Naše iskusno osoblje rado će podijeliti više informacija o putu sonokemijske sinteze, 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!
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 |
| 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
- 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 Mannichova reakcija?
Mannichova reakcija temelji se na višekomponentnoj kondenzaciji aldehida koji se ne može enolizirati, primarnog ili sekundarnog amina i karbonilnog spoja koji se može enolizirati, što daje aminometilirane produkte. Iminijski derivat aldehida djeluje kao akceptor u Mannichovoj reakciji.
Mannichova reakcija se koristi u mnogim područjima organske kemije. Budući da se Mannichova reakcija može pokrenuti kao prikladna reakcija u jednom loncu i također postaviti kao dvostruka Mannichova reakcija, ova se vrsta reakcije koristi za sintezu finih kemikalija, posebnih kemikalija, lijekova i prirodnih tvari (koje se koriste u biosintetskim putovima, posebno za sinteza alkaloida, peptida i nukleotida).
Uobičajeni primjeri kemikalija sintetiziranih Mannichovom reakcijom uključuju:
- alkil amini
- peptidi, nukleotidi, antibiotici i alkaloidi (npr. tropinon)
- agrokemikalije, kao što su regulatori rasta biljaka
- boja i polimera
- katalizatori
- formaldehidno umrežavanje tkiva
- lijekovi i farmaceutski lijekovi (npr. rolitetraciklin (Manichov proizvod tetraciklina i pirolidina), fluoksetin (antidepresiv), tramadol i tolmetin (protuupalni lijek).
- sapun i deterdženti: Mannichova reakcija koristi se za sintezu alkilnih amina, pretvarajući nepolarne ugljikovodike u sapun ili deterdžente. Ovi dobiveni spojevi koriste se u različitim primjenama čišćenja, tretmanima goriva za automobile i epoksidnim premazima
- polieteramini iz supstituiranih alkil etera razgranatog lanca
- α,β-nezasićeni ketoni toplinskom razgradnjom produkata Mannichove reakcije (npr. metil vinil keton iz 1-dietilamino-butan-3-ona)
Hielscher Ultrasonics proizvodi ultrazvučne homogenizatore visokih performansi od laboratorija do industrijska veličina.