Sonokémiailag javított Mannich reakciók
A Mannich-reakció fontos szén-szén kötésképző reakció, amelyet széles körben használnak olyan iparágakban, mint a gyógyszergyártás és a természetes termékek szintézise. Míg a legtöbb egyedényes Mannich reakciók nagyon lassúak, az ultrahangos kezelés pozitív hatásai a Mannich reakciókra gyorsan megvalósultak annak érdekében, hogy javítsák a hozamot és a reakciósebességet, valamint csökkentsék a hagyományosan hosszú reakcióidőt egy rövid eljárásra Mannich reakciók.
Sonochemistry és előnyei a Mannich reakciókban
A Mannich-reakció a szerves szintézis egyik legfontosabb szén-szén kötésképző reakciója, mivel szintetikusan és biológiailag fontos β-aminokarbonil-vegyületeket tesz lehetővé, amelyek fontos közbenső termékek a különböző nitrogéntartalmú természetes termékek és gyógyszerek előállításához.
Ultrahangos inline rendszer szonokémiai reakciókhoz, pl. a jobb Mannich reakciókhoz
Az ultrahangos besugárzás és az ezáltal generált szonokémiai hatások bizonyítottan felgyorsítják a reakciókinetikát a Mannich reakciókban drasztikusan, pl. 13-szoros csökkenéssel 20h-ról 1,5h-ra reakcióidő.
Az ultrahangos kezelés javítja a ketonok, aldehidek és aminok egyedényes Mannich reakcióját, amelyet szulfaminsav katalizátor katalizál.
- Jelentősen gyorsított reakcióidő
- magasabb hozamok
- Pontosan szabályozható körülmények
- hőmérséklet-szabályozás
- Kötegelt és soron belüli
- Zöld kémia
β-aminokarbonilvegyületek ultrahangos Mannich-reakciója
Szulfaminsav (NH2ÍGY3H, SA) hatékony, olcsó, nem mérgező és újrahasznosítható zöld katalizátorként használták az aldehidek ultrahanggal segített egyedényes Mannich-reakciójához ketonokkal és aminokkal. Ennek az ultrahang protokollnak előnyei a magas hozam, enyhe állapot, nincs környezetszennyezés és egyszerű munkafolyamat. A legfontosabb, hogy az ortoszubsztituált aromás aminokkal rendelkező béta-aminokarbonil-vegyületeket először ezzel a módszerrel elfogadható és jó hozamban kapjuk meg.
Szulfaminsavat mint katalizátort vizsgáltunk, és 10 mol% szulfaminsav elegendő volt ahhoz, hogy a reakciót teljesen 95%-os hozamra vezesse jelentősen felgyorsított 1,5 órás reakcióidő alatt (összehasonlítva a nagy sebességű keveréssel, amely kb. 20 óra alatt csak 85%-os hozamot ért el). Ez hangsúlyozza azt a jól megalapozott tényt, hogy az ultrahang és a szonokémia felgyorsítja a szerves reakciókat. Az alábbi táblázat az ultrahangos kezelés jelentős előnyeit mutatja a nagy sebességű keveréssel szemben a Mannich reakciókhoz.
A táblázat azt mutatja, hogy az ultrahanggal katalizált Mannich reakciók lényegesen gyorsabbak és hatékonyabbak a nagy sebességű keveréshez képest.
Nagy teljesítményű szonokémiai berendezések Mannich-reakciókhoz
A vegyipari termékek, például aminokarbonilvegyületek és más intermedierek szintézisére és katalízisére szolgáló szonokémiai berendezések bármilyen méretben könnyen beszerezhetők – A kompakt laboratóriumi ultrahangos készülékektől a teljesen ipari ultrahangos reaktorokig. A Hielscher Ultrasonics nagy teljesítményű ultrahangos készülékeket tervez, gyárt és forgalmaz. Minden ultrahangos rendszer a németországi Teltow központjában készül, és onnan terjeszti a világ minden tájáról.
A Hielscher ultrasonicators kifinomult hardverét és intelligens szoftverét úgy tervezték, hogy garantálja a megbízható működést, reprodukálható eredményeket és felhasználóbarát. A Hielscher ultrahangos készülékek robusztusak és megbízhatóak, amelyek lehetővé teszik a telepítést és üzemeltetést nagy teherbírású körülmények között. A működési beállítások könnyen elérhetők és tárcsázhatók az intuitív menü segítségével, amely digitális színes érintőképernyővel és böngésző távirányítóval érhető el. Ezért minden feldolgozási körülmény, például a nettó energia, a teljes energia, az amplitúdó, az idő, a nyomás és a hőmérséklet automatikusan rögzítésre kerül a beépített SD-kártyán. Ez lehetővé teszi a korábbi szonikációs futások felülvizsgálatát és összehasonlítását, valamint a szonokémiailag javított reakciók, például a Mannich reakció, Diels-Alder reakció vagy Michael kiegészítés a legnagyobb hatékonysághoz.
Hielscher Ultrahangos rendszerek világszerte használják szonokémiai folyamatok (sono-szintézis és sono-katalízis), és bizonyítottan megbízható berendezések kötegelt és folyamatos in-line üzemmódban. A Hielscher ipari ultrahangos készülékek könnyen nagy amplitúdókat futtathatnak folyamatos üzemben (24/7/365). Az 200μm-ig terjedő amplitúdók könnyen folyamatosan generálhatók standard sonotrodes (ultrahangos szondák? szarvak) segítségével. Még nagyobb amplitúdók esetén testreszabott ultrahangos sonotrodes áll rendelkezésre. Robusztusságuk és alacsony karbantartásuk miatt ultrahangos készülékeinket általában nagy teherbírású alkalmazásokhoz és igényes környezetekhez telepítik.
A Hielscher ultrahangos processzorok szonokémiai szintézisekhez már világszerte kereskedelmi méretekben vannak telepítve. Lépjen kapcsolatba velünk most, hogy megvitassa szonokémiai hajtású szintézisét a Mannich reakción keresztül! Jól tapasztalt munkatársaink örömmel osztanak meg több információt a szonokémiai szintézis útjáról, ultrahangos rendszereiről és áráról!
Az ultrahangos szintézis módszer előnyével a kémiai termelés hatékonysága, egyszerűsége és alacsony költsége lesz más katalitikus szintézis folyamatokhoz képest!
Az alábbi táblázat jelzi ultrahangos készülékeink hozzávetőleges feldolgozási kapacitását:
| Kötegelt mennyiség | Áramlási sebesség | Ajánlott eszközök |
|---|---|---|
| 1–500 ml | 10–200 ml/perc | UP100H |
| 10 és 2000 ml között | 20–400 ml/perc | UP200Ht, UP400ST |
| 0.1-től 20L-ig | 0.2-től 4 liter/percig | UIP2000hdT |
| 10–100 liter | 2–10 l/perc | UIP4000hdt |
| n.a. | 10–100 l/perc | UIP16000 |
| n.a. | Nagyobb | klaszter UIP16000 |
Kapcsolat!? Kérdezzen tőlünk!
A Hielscher Ultrasonics nagy teljesítményű ultrahangos homogenizátorokat gyárt keverési alkalmazásokhoz, diszperzióhoz, emulgeáláshoz és extrakcióhoz laboratóriumi, kísérleti és ipari méretekben.
Irodalom? Hivatkozások
- 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.
Tények, amelyeket érdemes tudni
Mi a Mannich-reakció?
A Mannich-reakció egy nem enolizálható aldehid, egy primer vagy szekunder amin és egy enolizálható karbonilvegyület többkomponensű kondenzációján alapul, amely aminometilezett termékeket eredményez. Az aldehid iminiumszármazéka akceptorként működik a Mannich-reakcióban.
A Mannich-reakciót a szerves kémia számos területén használják. Mivel a Mannich-reakció kényelmes egyedényes reakcióként futtatható, és kettős Mannich-reakcióként is beállítható, ezt a reakciótípust finom vegyszerek, speciális vegyi anyagok, gyógyszerek és természetes anyagok szintézisére használják (bioszintetikus útvonalakon, különösen alkaloidok, peptidek és nukleotidok szintézisére).
A Mannich-reakcióval szintetizált vegyi anyagok gyakori példái a következők:
- Alkil-aminok
- peptidek, nukleotidok, antibiotikumok és alkaloidok (pl. tropinon)
- agrokémiai anyagok, például növénynövekedés-szabályozók
- festékek és polimerek
- Katalizátorok
- formaldehid szöveti térhálósodás
- gyógyszerek és gyógyszerek (pl. rolitetraciklin (a tetraciklin és pirrolidin Mannich-féle terméke), fluoxetin (antidepresszáns), tramadol és tolmetin (gyulladáscsökkentő gyógyszer).
- szappan és mosószerek: A Mannich-reakciót alkil-aminok szintetizálására használják, a nem poláros szénhidrogéneket szappanná vagy mosószerekké alakítva. Ezeket a kapott vegyületeket különféle tisztítási alkalmazásokban, autóipari üzemanyag-kezelésekben és epoxi bevonatokban használják
- szubsztituált elágazó láncú alkil-éterekből származó poliéter-aminok
- α,β-telítetlen ketonok a Mannich-reakciótermékek termikus lebomlásával (pl. metil-vinil-keton 1-dietilamino-bután-3-onból)
Hielscher Ultrasonics gyárt nagy teljesítményű ultrahangos homogenizátorok labor hoz ipari méret.