Asimetrične Michaelove reakcije su vrsta organokatalitičkih reakcija, koje mogu imati veliku korist od ultrazvukom. Michaelova reakcija ili Michaelov dodatak naširoko se koristi za kemijske sinteze, gdje se karbonsko-ugljične veze formiraju u blagim uvjetima. Ultrasonication i njegovi sonokemijski učinci su vrlo učinkoviti u vožnji i promicanju Michael reakcija što rezultira većim prinosima, značajno smanjenim vremenom reakcije i istovremeno doprinosi ekološkoj zelenoj kemiji.

Ultrazvučna kemija i Michaelov dodatak

Ultrazvučna kemija je dobro uspostavljena zbog svojih dobroćudnih učinaka na kemijske reakcije – često rezultira većim prinosima, ubrzanom brzinom reakcije, blažim, ekološki prihvatljivim uvjetima, kao i uštedom i jednostavnim radom. To znači da je ultrazvučna kemija učinkovita i bezazlična metoda za aktiviranje, promicanje i pokretanje sintetičkih i katalitičkih kemijskih reakcija. Mehanizam ultrazvučne obrade i ultrazvučne kemije temelji se na fenomenu akustične kavitacije, koja izaziva jedinstvene uvjete vrlo visokih tlakova i temperatura kroz nasilni kolaps mjehurića u tekućem mediju. Učinci ultrazvučne ili akustične kavitacije pokreću reakcije uvođenjem visoke energije, poboljšavaju prijenos mase, čime se olakšavaju kemijske transformacije.
Michaelova reakcija ili Michaelov dodatak je nukleofilni dodatak karbaniona ili drugog nukleofila α,β nezasićenom karbonilnom spoju koji sadrži skupinu koja povlači elektron. Michaelova reakcija je grupirana u veću klasu konjuginih dodataka. Cijenjen kao jedna od najkorisnijih metoda za blago stvaranje ugljično-ugljičnih veza, Michaelov dodatak široko se koristi za organsku sintezu mnogostrukih tvari. Postoje mnoge asimetrične varijante Michaelova dodatka, koje su vrsta organokatalitičkih reakcija.

Sonocatalysis i osnovna glina katalizirali Michael dodatak Imidazola

Martin-Aranda i sur. (2002) iskoristio ultrazvuka i njegove sonokemijske učinke kako bi razvio novi sintezni put N-zamjena imidazol derivata 21 Michael dodavanjem imidazola u etilakrilat kataliziran osnovnim glinama, naime Li + i Cs + montmorillonites. Koristeći ultrazvučnu aktivaciju, imidazol je kondenziran etil akrilatom pomoću dvije osnovne gline – Li+ i Cs+ montmorillonites. Alkalne gline kao što su Li+ i Cs+ montmorillonites su aktivni i vrlo selektivni katalizatori pod ultrazvukom, čime se pokazuju pozitivni učinci na Michael dodatak imidazola etil akrilata. Sonokemijski promovira kataliza potiče i poboljšava stvaranje N-supstituidnih derivata imidazola u usporedbi s drugim konvencionalnim reakcijama toplinskog grijanja. Pretvorba se povećava s osnovnošću gline i vremenom do ultrazvuka. Prinos je bio veći kada je Cs+ montmorillonites korišten u usporedbi s Li+, što bi se moglo objasniti zbog veće osnovnosti. (Pogledajte shemu reakcije u nastavku)

Sonocatalytic reakcija: Michael dodatak imidazola etil akrilata
(program prilagođen programu Mohapatra et al, 2018.)

Još jedan dodatak Michaelu potpomognut ultrazvukom je silicij sumporna kiselina koja potiče katalizu indola. (2006) reagirao silicijev sulfurna kiselina i α,β-nezasićenih ketona pod ultrazvukom kako bi se dobili β-indolilketoni prinosi od 50-85% na sobnoj temperaturi.

Aza-Michael reakcije bez otapala i katalizatora

Konjugirani dodatak amina konjugii – poznata kao aza-Michael reakcija – je kemijski ključni korak za sintezu različitih složenih prirodnih proizvoda, antibiotika, amino alkohola i kiralnih pomoćnih proizvoda. Ultrazvuka je pokazala sposobna promovirati takav aza-Michael dodatak reakcija u otapalo-free i katalizator-free postavka.

Ultrazvučno inducirana reakcija aza-Michaela u vodi testirana je s nekoliko amina i nezasićenih ketona, nezasićenog nitrila i nezasićenog estera. Sonokemijski promovirana reakcija dala je visoke prinose u brzom i jednostavnom postupku.
studija i tablica: © Bandyopadhyay et al., 2012.

Facile Michael dodatak ferocenilena s alifatskim aminima može se pokrenuti u sonokemijski promoviranoj reakciji bez uporabe otapala i katalizatora na sobnoj temperaturi. Ovaj sonokemijski Michael dodatak može priuštiti 1-ferocenil-3-amino karbonil spojeva u brzom procesu daje visoke prinose, što je također učinkovito u aza-Michael reakciji drugih α,β-nezasićenih karbonilnih spojeva kao što su kalcone, karboksilni ester itd. Ova sonokemijska reakcija nije samo vrlo jednostavna i jednostavna za rukovanje, već je i brz, ekološki i jeftin proces, koji su atributi zelene kemije. (Yang i sur., 2005.)
Istraživačka skupina Banik razvila je još jedan jednostavan, jednostavan, brz, akvazan-posredovan protokol bez katalizatora za reakciju dodavanja aza-Michaela nekoliko amina na α,β nezasićenih karbonilnih spojeva primjenom ultrazvuka. Sonokemijski inducirano dodavanje nekoliko amina u α,β nezasićenih ketona, etera i nitrila provedeno je vrlo učinkovito u vodi, kao iu uvjetima bez otapala. U ovoj metodi nisu korišteni katalizatori ili čvrsti nosači. Izvanredno poboljšanje brzine reakcije uočeno je u vodi metodom izazvanom ultrazvukom. Ovaj ekološki benigni postupak osigurao je čisto formiranje proizvoda s povećanom selektivnošću. (Bandyopadhyay i sur., 2012.)

Učinci otapala i sonokemijskog liječenja na aza-Michael reakciju piperidina (1 ml) i metil akrilata (1 ml) u 1 ml otapala.
studija i tablica: © Bandyopadhyay et al., 2012.

Ultrazvučne sonde i reaktori za sonokemijske reakcije

Sofisticirani hardver i pametni softver Hielscher ultrasonicators dizajnirani su kako bi zajamčili pouzdanu sonokemijsku obradu, npr. izvođenje organske sinteze i reakcije katalize s ponovljivim ishodima i na način prilagođen korisniku.
Hielscher Ultrasonics sustavi koriste se širom svijeta za sonokemijske procese, uključujući organske sintetičke reakcije kao što su Michaelovi dodaci, Mannichova reakcija, Diels-Alder reakcija i mnoge druge reakcije spajanja. Dokazano pouzdan za sintezu visokih prinosa visokokvalitetnih kemijskih proizvoda, Hielscher ultrasonicators se ne koriste samo u laboratorijskim okruženjima, već iu industrijskoj proizvodnji. Zbog svoje robusnosti i niskog održavanja, naši ultrasonicators su obično instalirani za teške primjene iu zahtjevnim okruženjima.
Hielscher ultrazvučni procesori za sonokemijske sinteze, katalize, kristalizacija i druge reakcije već su instalirani širom svijeta u komercijalnim razmjerima. Javite nam se sada kako biste razgovarali o vašem sonokemijskom proizvodnom procesu! Naše dobro iskusno osoblje rado će podijeliti više informacija o putu sinteze sonokemije, ultrazvučnim sustavima i cijenama!

Tablica u nastavku daje vam pokazatelj približne mogućnosti obrade naših ultrazvučnih uređaja:

Književnost / Reference