Nagy teljesítmény ultrahang jól ismert a hozzájárulása a különböző kémiai reakciók. Ez az úgynevezett Sonochemistry. Heterogén reakciók - és különösen a fázistranszfer reakciók - erősen potenciális alkalmazási területek számára teljesítmény ultrahang. Mivel a mechanikai és sonochemical energiát alkalmazni a reagensek, reakciók létrejöttének, a reakció sebessége jelentősen javítani lehet, valamint a magasabb konverziós arányok, magasabb hozamok, és jobb termékeket lehet elérni. A lineáris skálázhatóságot ultrahang és a rendelkezésre álló megbízható ultrahangos Ipari berendezés teszi ezt a technikát egy érdekes megoldás a vegyipari termelés.

fázisátviteli katalízis

A Phase Transfer Catalysis (PTC) a heterogén katalízis különleges formája, és a szerves szintézis gyakorlati módszere. Fázistranszfer katalizátor alkalmazásával lehetővé válik olyan ionos reagensek szolubilizálása, amelyek gyakran oldódnak egy vizes fázisban, de szerves fázisban oldhatatlanok. Ez azt jelenti, hogy a PTC alternatív megoldás a heterogenitási probléma leküzdésére egy olyan reakcióban, amelyben a keverék különböző fázisaiban elhelyezkedő két anyag közötti kölcsönhatás gátolódik, mivel a reagensek nem képesek összejövetelre. (Esen és munkatársai, 2010) A fázisátviteli katalízis általános előnyei a kis előkészületek, az egyszerű kísérleti eljárások, az enyhe reakciókörülmények, a nagy reakciósebesség, a nagy szelektivitás és az olcsó és környezetbarát reagensek alkalmazása, például kvaterner ammónium sókat és oldószereket, valamint nagy léptékű készítmények előállításának lehetőségét (Ooi et al., 2007).
A különböző folyadék-folyadék és folyadék-szilárd reakciók fokozták, és azáltal tesszük szelektívvé egyszerű fázis-transzfer (PT) katalizátorok, például kvaterner ammóniumvegyületek, a polietilén-glikol-400, stb, amelyek lehetővé teszik az ionos anyagok kell ferried a vizes fázis szerves fázist. Így a kapcsolatos problémák rendkívül alacsony oldhatósága a szerves reagensek a vizes fázisban lehet leküzdeni. A növényvédőszer és a gyógyszeripar, PTC széles körben használják, és megváltoztatta az alapjait az üzleti. (Sharma 2002)

Teljesítmény ultrahang

Az alkalmazás teljesítmény ultrahang egy jól ismert eszköz létrehozása rendkívül finom emulziók. A kémiában az ilyen rendkívül finom méretű emulziók használatosak, hogy fokozzák a kémiai reakciók. Ez azt jelenti, hogy a határfelületi érintkezési felület két vagy több nem elegyedő folyadék válik drámaian kibővített és rendelkezik ezáltal egy jobb, teljes és / vagy gyorsabb a reakció során.
A fázistranszfer katalízis – ugyanaz, mint a más kémiai reakciók - elegendő mozgási energia szükséges a reakció megindításához.
Ez különféle pozitív hatásai tekintetében a kémiai reakció:

• A kémiai reakció, amely rendesen nem fordul elő, mert az alacsony kinetikus energia lehet elkezdeni ultrahanggal.
• A kémiai reakciók gyorsítani lehet ultrahanggal segített PTC.
• Teljes elkerülése fázistranszfer katalizátor.
• Nyersanyagok lehet használni a hatékonyabb.
• Melléktermékek is csökkenthető.
• Cseréje költséges veszélyes erős bázis az olcsó szervetlen bázissal.

Ezekkel hatások, PTC felbecsülhetetlen kémiai módszertant szerves szintézist két és több nem elegyedő reagensek: A fázistranszfer katalízis (PTC) lehetővé teszi, hogy a nyers anyagot a kémiai folyamatok hatékonyabban és termelni költséghatékonyabban. A fokozása kémiai reakciók által PTC fontos eszköze kémiai termelés, amely javítható az ultrahang drámaian.

Példák ultrahanggal támogatott PTC reakciók

• Szintézise az új N”- (4,6-diszubsztituált-pirimidin-2-il) -N- (5-aril-2-furoil) tiokarbamid-származékok alkalmazásával PEG-400 alatti ultrahangos kezeléssel. (Ken és mtsai. 2005)
• Az ultrahanggal támogatott szintézisét mandulasav PTC ionos folyadékban mutat jelentős javulását a reakció hozamára környezeti körülmények között. (Hua és mtsai. 2011)
• Kubo és mtsai. (2008) közleményükben az ultrahanggal támogatott C-alkilezése fenil egy oldószerben-mentes környezetben. A hatás az ultrahang a reakció elősegítésére annak tulajdonították, hogy rendkívül nagy határfelületi terület között, a két folyékony fázis. Ultrasonication eredményez sokkal gyorsabb reakció sebessége, mint a mechanikus keverés.
• Az ultrahangos kezelés során a reakció a szén-tetraklorid magnézium a generációs dichlorocarbene eredmények nagyobb kitermeléssel gem-dichlorocyclopropane jelenlétében olefinek. (Lin et al., 2003)
• Ultrahang biztosítja a gyorsulás a Cannizzaro reakció a P-chlorobenzaldehyde fázistranszfer körülmények között. Háromfázisú katalizátorok – benzil-kloridot (TEBA), Aliquat és 18-korona-6 -, melyek teszteltek által Poláčková et al. (1996) TEBA találtuk a leghatékonyabb. Ferrocenecarbaldehyde és P-dimethylaminobenzaldehyde adta, hasonló körülmények között, 1,5-diaril-1,4-pentadién-3-onok, mint a fő termék.
• Lin-Xiao és munkatársai. (1987) kimutatták, hogy a kombináció a ultrasonication és a PTC elősegíti hatékonyan generációs dichlorocarbene kloroform rövidebb idő jobb kitermeléssel és kevesebb mennyiségű katalizátor.
• Yang és mtsai. (2012) vizsgálták a zöld, ultrahangos támogatott eljárás a benzil-4-hidroxi-benzoátot használva 4,4'-bisz (tributylammoniomethyl) -1,1'-bifenil-diklorid (QCL₂) Katalizátorként. Használata által QCL₂, Hogy kifejlesztettek egy új, kettős helyszínen bevezetett katalízis. Ez a szilárd-folyadék fázis-transzfer katalízis (SLPTC) került sor, mint szakaszos eljárás ultrahangos kezeléssel. Intenzív ultrahangos kezelés, 33% -a a hozzáadott Q2 + tartalmazó 45,2% Q (Ph (OH) COO)₂ még át a szerves fázist reagáltatjuk benzil-bromiddal, így a teljes reakció sebessége fokozódott. Ez a továbbfejlesztett reakció sebességét kapunk 0,106 min^-1 alatt 300W ultrahangos besugárzással, miközben ultrahangos kezelés nélkül sebességgel 0,0563 min^-1 megfigyelték. Ezáltal, a szinergikus hatás a kettős-site fázis-transzfer katalizátor ultrahanggal fázistranszfer katalízis igazolták.

Ultrahangos megnövelését Aszimmetrikus fázis transzfer reakció

Azzal a céllal, hogy létrehozzon egy eljárást nyújt az aszimmetrikus szintézis egy-aminosavak és származékaik Maruoka és Ooi (2007) vizsgálták, „hogy a reaktivitását N-spiro királis kvaterner ammóniumsók fokozható és azok szerkezetét egyszerűsített. Mivel ultrahangos besugárzás termel homogenizálás, Azaz nagyon finom emulziók, Ez jelentősen megnöveli a határfelületi területen, amely felett a reakció léphet fel, ami szállít jelentős gyorsítóhatást a folyadék-folyadék fázis-transzfer reakciók. Valóban, szonikálás a reakcióelegy 2, metil-jodidot, és az (S, S) -naphtyl alegység (1 mol%) toluol / 50% -os vizes KOH-0 degC 1 órán vezetett a megfelelő alkilezett terméket 63% hozam 88% ee; A kémiai hozam és az enantioszelektivitás hasonlók voltak a reakció által végzett egyszerű keverés közben a keverék nyolc órán (0 degC, 64%, 90% ee).”(Maruoka et al., 2007, p. 4229)

Egy másik reakció típusú aszimmetrikus katalízis a Michael-reakció. A Michael addíciós dietil N-acetil-amino-malonát a kalkon pozitívan befolyásolja ultrahangos amelynek eredménye 12% -os növekedést a hozam (72% során kapott néma reakció legfeljebb 82% alatti ultrahangos kezeléssel). A reakcióidő hatszor gyorsabb áram alatt ultrahang reakcióhoz képest anélkül, ultrahang. Az enantiomer felesleget (ee) nem változott, és volt mindkét reakciók - és anélkül ultrahangos - 40% ee. (Mirza-Aghayan et al. 1995)
Li és mtsai. (2003) kimutatták, hogy a Michael-reakció a kalkonok, mint akceptorok különböző aktív metilén vegyületek, például dietil-malonát, a nitro-metán, ciklohexanon, etil-aceto-acetát és acetil-donorként által katalizált KF / bázisos alumínium-oxidon eredményez adduktumok nagy hozammal belül rövidebb idő alatt ultrahangos sugárzás. Egy másik tanulmányban, Li et al. (2002) kimutatták, hogy a sikeres ultrahanggal támogatott szintézisét kalkonok által katalizált KF-Al₂O₃.
Ezek a PTC fenti reakciókat mutatják csak egy kis tartományban a lehetőségeiről ultrahangos besugárzással.
A tesztelési és értékelési ultrahang az esetleges fejlesztések PTC nagyon egyszerű. Ultrahangos laboratóriumi eszközök, mint például a Hielscher Uf200 ः t (200 watt) és asztali rendszerek, mint például Hielscher féle UIP1000hd (1000 watt) lehetővé teszik az első kísérletek. (Lásd a képet az 1. és 2.)

Hatékony termelés Versenyben a vegyipari piacon

Ultrahangos fázisú katalízis fog profitálni egy vagy több különböző hasznos előnye van:

• inicializálása reakciók, amelyek egyébként nem kivitelezhető
• növekedés hozam
• visszafogják a drága, vízmentes, aprotikus oldószerek
• csökkentése reakcióidő
• alacsonyabb reakció-hőmérsékletek
• egyszerűsített készítmény
• felhasználása vizes alkálifém helyett alkálifém-alkoxidok, nátrium-amid, nátrium-hidrid vagy fémnátrium
• használata olcsóbb nyersanyagok, elsősorban oxidánsok
• eltolódása a szelektivitás
• változása termék arányok (például O- / C-alkilezés)
• egyszerűsített izolálását és tisztítását
• növeli a hozamot azáltal, hogy elnyomja a mellékreakciók
• egyszerű, lineáris skálán felfelé az ipari termelés szintje még igen nagy áteresztőképességű