Ultrahanggal támogatott Michael addíciós reakció

Az aszimmetrikus Michael reakciók egyfajta organokatalitikus reakciók, amelyek nagymértékben előnyösek lehetnek az ultrahangos kezelésből. A Michael-reakciót vagy a Michael-hozzáadást széles körben használják kémiai szintézisekhez, ahol enyhe körülmények között szén-szén kötések képződnek. Az ultrahangos kezelés és annak szonokémiai hatásai rendkívül hatékonyak a Michael reakciók vezetésében és előmozdításában, ami magasabb hozamot, jelentősen csökkentett reakcióidőt eredményez, és ugyanakkor hozzájárul a környezetbarát zöld kémia.

Sonochemistry és a Michael kiegészítés

A sonokémia jól megalapozott a kémiai reakciókra gyakorolt kedvező hatásai miatt – gyakran magasabb hozamot, gyorsabb reakciósebességet, enyhébb, környezetbarát körülményeket, valamint megtakarítást és egyszerű üzemeltetést eredményez. Ez azt jelenti, hogy a sonochemistry hatékony és ártalmatlan módszer a szintetikus és katalitikus kémiai reakciók aktiválására, előmozdítására és vezetésére. Az ultrahangos feldolgozás és a sonochemistry mechanizmusa az akusztikus kavitáció jelenségén alapul, amely nagyon magas nyomású és hőmérsékletű egyedi körülményeket indukál a buborékok folyékony közegben történő erőszakos összeomlásával. Az ultrahangos vagy akusztikus kavitáció hatásai nagy energia bevezetésével reakciókat indítanak el, javítják a tömegátadást, ezáltal megkönnyítik a kémiai átalakulásokat.
A Michael-reakció vagy Michael-addíció egy karbanion vagy más nukleofil nukleofil hozzáadása egy α,β-telítetlen karbonilvegyülethez, amely elektronvisszahúzó csoportot tartalmaz. A Michael-reakció a konjugált addíciók nagyobb osztályába sorolható. A szén-szén kötések enyhe képződésének egyik leghasznosabb módszereként értékelt Michael-kiegészítést széles körben használják sokféle anyag szerves szintézisére. A Michael-kiegészítésnek számos aszimmetrikus változata létezik, amelyek egyfajta organokatalitikus reakciók.

Sonocatalysis és bázikus agyag katalizált Michael imidazol hozzáadása

Martin-Aranda et al. (2002) kihasználta az ultrahangos kezelést és annak szonokémiai hatásait annak érdekében, hogy kifejlessze az N-szubsztituált imidazolszármazékok 21 új szintézis útját az imidazol Michael hozzáadásával a bázikus agyagok, nevezetesen a Li + és a Cs + montmorillonitok által katalizált etilacriláthoz. Ultrahangos aktiválással az imidazolt etil-akriláttal kondenzáltuk a két bázikus agyag felhasználásával – Li+ és Cs+ montmorillonitok. Az alkáli agyagok, mint például a Li + és a Cs + montmorillonitok aktív és nagyon szelektív katalizátorok szonikálás alatt, ezáltal pozitív hatást mutatnak az imidazol Michael hozzáadására az etil-akriláthoz. A szonokémiailag elősegített katalízis elősegíti és javítja az N-szubsztituált imidazol-származékok képződését más hagyományos termikus fűtési reakciókhoz képest. Az átalakítás növekszik az agyagok bázikusságával és az ultrahangos kezelés idejével. A hozam magasabb volt, amikor Cs+ montmorillonitokat használtak a Li+-hoz képest, ami a magasabb bázikussággal magyarázható. (Lásd az alábbi reakciósémát)

Sonocatalytic reakció: Michael imidazol hozzáadása etil-akriláthoz
(A rendszer Mohapatra és mtsai, 2018 alapján készült.)

Egy másik ultrahanggal segített Michael kiegészítés a szilícium-dioxid kénsav elősegíti az indol katalízisét. Li et al. (2006) reagáltatta a szilícium-dioxid-kénsavat és a α,β-telítetlen ketonokat ultrahangos kezelés alatt annak érdekében, hogy szobahőmérsékleten 50–85% -os β-indolil-ketonokat kapjunk.

Oldószer- és katalizátormentes Aza-Michael reakciók

Aminok konjugált hozzáadása konjugált alkénekhez – aza-Michael reakcióként ismert – kémiai kulcslépés a különböző komplex természetes termékek, antibiotikumok, A-amino-alkoholok és királis segédanyagok szintéziséhez. Az ultrahangos kezelés bizonyítottan képes elősegíteni az ilyen aza-Michael addíciós reakciót oldószermentes és katalizátormentes környezetben.

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

A ferrocenilenonok alifás aminokkal való könnyed Michael hozzáadása szonokémiailag támogatott reakcióban futtatható oldószerek és katalizátorok szobahőmérsékleten történő használata nélkül. Ez a szonokémiai Michael hozzáadás megengedheti magának az 1-ferrocenil-3-amino-karbonilvegyületeket egy gyors folyamatban, amely magas hozamot eredményez, ami szintén hatékony más α,β-telítetlen karbonilvegyületek, például kalkon, karbonsav-észter stb. Ez a szonokémiai reakció nemcsak nagyon egyszerű és könnyen kezelhető, hanem gyors, környezetbarát és olcsó folyamat is, amelyek a zöld kémia tulajdonságai. (Yang és mtsai., 2005)
A Banik kutatócsoportja kifejlesztett egy másik egyszerű, egyszerű, gyors, vizes közvetítésű katalizátormentes protokollt több amin aza-Michael addíciós reakciójára α,β-telítetlen karbonilvegyületekhez ultrahangos kezelés alkalmazásával. A szonokémiailag indukált több amin hozzáadása α,β-telítetlen ketonokhoz, észterekhez és nitrilekhez nagyon hatékonyan történt vízben, valamint oldószermentes körülmények között. Ebben a módszerben nem használtak katalizátort vagy szilárd hordozót. A reakciósebesség figyelemre méltó javulását figyelték meg vízben ultrahang indukálta módszerrel. Ez a környezetbarát eljárás biztosította a termékek tiszta képződését fokozott szelektivitással. (Bandyopadhyay és mtsai., 2012)

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

Ultrahangos szondák és reaktorok szonokémiai reakciókhoz

A Hielscher ultrasonicators kifinomult hardverét és intelligens szoftverét úgy tervezték, hogy garantálja a megbízható szonokémiai feldolgozást, pl. szerves szintézis és katalízis reakciók reprodukálható eredményekkel és felhasználóbarát módon.
Hielscher Ultrasonics rendszereket világszerte használják szonokémiai folyamatok, beleértve a szerves szintetikus reakciók, mint például a Michael kiegészítések, Mannich reakció, Diels-Alder reakció és sok más kapcsolási reakció. Bizonyítottan megbízható a kiváló minőségű vegyipari termékek magas hozamának szintéziséhez, a Hielscher ultrasonicatorokat nemcsak laboratóriumi körülmények között, hanem ipari termelésben is használják. Robusztusságuk és alacsony karbantartásuk miatt ultrahangos készülékeinket általában nagy teherbírású alkalmazásokhoz és igényes környezetekhez telepítik.
Hielscher ultrahangos processzorok szonokémiai szintézisekhez, katalizáláshoz, kristályosításhoz és egyéb reakciókhoz már világszerte kereskedelmi méretekben vannak telepítve. Lépjen kapcsolatba velünk most, hogy megvitassa a szonokémiai gyártási folyamatot! Jól tapasztalt munkatársaink örömmel osztanak meg több információt a szonokémiai szintézis útjáról, ultrahangos rendszereiről és áráról!

Az alábbi táblázat jelzi ultrahangos készülékeink hozzávetőleges feldolgozási kapacitását:

Irodalom / Hivatkozások