Ultrahanggal támogatott Michael kiegészítés reakció

Aszimmetrikus Michael reakciók egyfajta organokatitikus reakciók, amelyek erősen előnyös szonikáció. A Michael-reakciót vagy Michael kiegészítést széles körben használják kémiai szintetizátorokhoz, ahol a szén-szén kötések enyhe körülmények között alakulnak ki. Ultrasonication és annak szonokémiai hatásai rendkívül hatékonyak a vezetésben és a Michael reakciók előmozdításában, ami magasabb hozamot, jelentősen csökkentett reakcióidőt és ugyanakkor hozzájárul a környezetbarát zöld kémiához.

Sonochemistry és a Michael kiegészítés

A sonochemistry jól megalapozott a kémiai reakciókra gyakorolt benefikus hatásai miatt – gyakran magasabb hozamot, gyorsabb reakciósebességet, enyhébb, környezetbarátabb körülményeket, valamint megtakarítást és egyszerű működést eredményeznek. Ez azt jelenti, hogy a sonochemistry hatékony és ártalmatlan módszer a szintetikus és katalitikus kémiai reakciók aktiválására, előmozdítására és ösztönzésére. Az ultrahangos feldolgozás és a sonochemistry mechanizmusa az akusztikus kavitáció jelenségén alapul, amely nagyon magas nyomás és hőmérséklet egyedi körülményeit indukálja a buborékok erőszakos összeomlása révén folyékony közegben. Az ultrahangos vagy akusztikus kavitáció hatásai nagy energiájú reakciókat váltanak ki, javítják a tömegátadást, ezáltal megkönnyítik a kémiai átalakulásokat.
A Michael-reakció vagy Michael kiegészítés egy karbanion vagy más nukleofil nukleofil hozzáadása egy α,β telítetlen karbonilvegyülethez, amely elektron-visszahúzó csoportot tartalmaz. A Michael-reakció a konjugált kiegészítések nagyobb osztályába van csoportosítva. A szén-szén kötések enyhe kialakulásának egyik leghasznosabb módszereként értékelt Michael kiegészítést széles körben használják a sokrétű anyagok szerves szintézisére. A Michael kiegészítés számos aszimmetrikus változata létezik, amelyek egyfajta organokatitikus reakciók.

Szonokatalízis és alap agyag katalizált Michael mellett Imidazole

Martin-Aranda et al. (2002) kihasználta az ultrahangos kezelés és annak szonokémiai hatásait annak érdekében, hogy új szintézis útvonalát N-helyettesítő imidazol származékok 21 azáltal, hogy Michael hozzáadásával imidazol ethylacrylate katalizált az alapvető agyagok, nevezetesen Li + és Cs + montmorillonites. Ultrahangos aktiválással az imidazol etil-akriláttal kondenzálódott a két alapvető agyag felhasználásával – Li+ és Cs+ montmorillonitok. Lúgos agyagok, mint a Li + és Cs + montmorillonites aktív és nagyon szelektív katalizátorok szonikáció alatt, ezáltal pozitív hatással van a Michael hozzáadására imidazol etil-akrilát. A sonokémiailag elősegített katalízis elősegíti és javítja az N-helyettesítő imidazolszármazékok kialakulását más hagyományos hőfűtési reakciókhoz képest. Az átalakítás az agyagok alapjaival és az ultrahangos kezelés idejével nő. A hozam magasabb volt, amikor a Cs+ montmorillonitokat használták a Li+-hoz képest, ami a magasabb alaposság miatt magyarázható. (Lásd az alábbi reakciórendszert)

Szonokatitikus reakció: Mihály imidazol hozzáadása az etil-akriláthoz
(a mohapatrai és mtsai program, 2018.)

Egy másik ultrahang-asszisztált Michael kiegészítés a szilícium-dioxid kénsav elősegített katalízis indol. Li et al. (2006) reagált szilícium-dioxid kénsav és α,β telítetlen ketonok ultrahangos annak érdekében, hogy a β-indolylketones hozamok 50–85%, szobahőmérsékleten.

Oldószermentes és katalizátormentes Aza-Michael reakciók

Az aminok konjugált hozzáadása konjugált alkénekhez – Aza-Michael reakció néven ismert – kémiai kulcslépés a különböző komplex természetes termékek, antibiotikumok, a-amino-alkoholok és királis segédanyagok szintéziséhez. Ultrahangos kimutatták, hogy képes elősegíteni az ilyen aza-Michael kiegészítés reakció egy oldószer-mentes és katalizátor-mentes beállítás.

Az ultrahang által kiváltott aza-Michael reakciót vízben több aminnal és telítetlen ketonokkal, telítetlen nitrilnel és telítetlen észterrel tesztelték. A sonokémiailag támogatott reakció gyors és egyszerű eljárásban magas hozamot adott.
tanulmány és táblázat: © Bandyopadhyay et al., 2012

A ferrocenilenonok alifás aminokkal történő könnyű Michael hozzáadása szonokémiailag elősegített reakcióban futtatható oldószerek és katalizátorok szobahőmérsékleten történő használata nélkül. Ez a szonokémiai Michael kiegészítés megengedheti magának az 1-ferrocenil-3-amino-karbonil vegyületeket egy gyors folyamatban, amely magas hozamot biztosít, ami szintén hatékony más α,β telítetlen karbonil vegyületek, például kréta, karboxil észter stb. aza-Michael reakciójában is. Ez a szonokémiai reakció nemcsak nagyon egyszerű és könnyen kezelhető, hanem gyors, környezetbarát és olcsó folyamat is, amely a zöld kémia jellemzői. (Yang és mtsai., 2005)
A Banik kutatócsoport egy másik egyszerű, egyszerű, gyors, vizes, vizesen közvetített katalizátormentes protokollt fejlesztett ki több amin aza-Michael kiegészítési reakciójára α,β telítetlen karbonilvegyületekre, amelyek ultrahangos kezeléssel. A α,β telítetlen ketonokhoz, észterekhez és nitrilokhoz α,β telítetlen ketonokhoz, észterhez és nitrilhez való szonokémiailag indukált hozzáadását nagyon hatékonyan végezték vízben és oldószermentes körülmények között. Ebben a módszerben nem használtak katalizátorokat vagy szilárd támasztékokat. A reakciósebesség figyelemre méltó javulását figyelték meg vízben ultrahang által kiváltott módszerrel. Ez a környezetbarát eljárás fokozott szelektivitással biztosította a termékek tiszta kialakulását. (Bandyopadhyay et al., 2012)

Az oldószerek és a szonokémiai kezelés hatása a piperidin (1 mL) és a metil-akrilát (1 mL) 1 mL oldószerben aza-Michael reakcióra.
tanulmány és táblázat: © Bandyopadhyay et al., 2012

Ultrahangos szondák és reaktorok a sonokémiai reakciókhoz

A Hielscher ultrasonicators kifinomult hardverét és intelligens szoftverét úgy tervezték, hogy garantálja a megbízható szonokémiai feldolgozást, például szerves szintézis és katalízis reakciók végrehajtása reprodukálható eredményekkel és felhasználóbarát módon.
A Hielscher Ultrasonics rendszereket világszerte használják szonokémiai folyamatokhoz, beleértve a szerves szintetikus reakciókat, mint például a Michael kiegészítések, a Mannich reakció, a Diels-Alder reakció és sok más összekapcsolási reakció. Bizonyítottan megbízható a kiváló minőségű vegyipari termékek magas hozamának szintéziséhez, a Hielscher ultrasonicators-t nemcsak laboratóriumi környezetben, hanem ipari termelésben is használják. Robusztusságuk és alacsony karbantartásuk miatt ultrahangos készülékeinket általában nagy teherbírású alkalmazásokhoz és igényes környezetekhez telepítik.
Hielscher ultrahangos processzorok szonokémiai szintetizátorok, katalizátorok, kristályosodás és egyéb reakciók már telepítve világszerte kereskedelmi méretekben. Vegye fel velünk a kapcsolatot most, hogy megvitassák a sonokémiai gyártási folyamatot! Tapasztalt munkatársaink örömmel osztanak meg további információkat a szonokémiai szintézis útvonalról, ultrahangos rendszerekről és árképzésről!

Az alábbi táblázat az ultrahangos készülékek hozzávetőleges feldolgozási kapacitását jelzi:

Irodalom / Referenciák