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.
A rendszer Zeng et al., 2009 alapján készült
- 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.
Tanulmány: © Zeng et al., 2009
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.