Քլիք քիմիա – ինչպես ուժեղացնել քլիք ռեակցիաները ուլտրաձայնային մշակմամբ
Քլիք քիմիայի ռեակցիաները, օրինակ՝ պղնձով կատալիզվող ազիդ–ալկին ցիկլոմիացման (CuAAC) ռեակցիաները, կարող են զգալիորեն շահել հզոր ուլտրաձայնի կիրառությունից։ Սոնոքիմիական ազդեցությունները մեծացնում են ելքը և փոխարկման արագությունը։ Բացի այդ, բարելավվում է քլիք քիմիայի ռեակցիաների ընդհանուր արդյունավետությունը։ Որպես կանաչ քիմիայի մեթոդ՝ ուլտրաձայնային մշակումը նպաստում է ավելի արդյունավետ և շրջակա միջավայրի համար ավելի բարենպաստ քիմիական ռեակցիաների իրականացմանը։
Ուլտրաձայնով խթանվող՝ պղնձով կատալիզվող ազիդ–ալկին ցիկլոմիացում
Պղնձով կատալիզվող ազիդ–ալկին ցիկլոմիացումը (CuAAC) հայտնի է որպես քլիք քիմիայի ռեակցիաների ամենակարևոր և ամենանշանավոր օրինակը։ Կրավոտտոն և Թուրինի համալսարանի (Իտալիա) նրա գործընկերները մշակել են ազիդների և ալկինների՝ ուլտրաձայնի օժանդակությամբ ընթացող 1,3-դիպոլային ցիկլոմիացման ռեակցիայի ընթացակարգ՝ որպես կատալիզատոր օգտագործելով մետաղական պղինձ (Cu)։ Ազիդային խումբը հեշտությամբ մասնակցում է այս տեսակի օրգանական ռեակցիաներին։ Ազիդային խմբի՝ ալկինների հետ միացման ունակությունը զգալիորեն բարելավվում է, երբ առկա է Cu(I), և ուլտրաձայնային մշակումը խթանում է քլիք ռեակցիան։
Ուլտրաձայնով խառնվող ռեակտոր՝ UP200St ուլտրաձայնային սարքով՝ քլիք քիմիայում քիմիական ռեակցիաների ինտենսիվացման համար։
- միացման բարելավված ունակություն
- ավելի բարձր ելքեր
- ավելի արագ ռեակցիա
- ռեակցիայի բարելավված կինետիկա
- կանաչ քիմիա
- պարզ և անվտանգ շահագործում
Սոնոքիմիապես ուժեղացված քլիք քիմիա․ ֆենիլացետիլենի մասնակցությամբ պղնձով կատալիզվող ցիկլոմիացումը բարելավվում է ուլտրաձայնային մշակմամբ։
(Հետազոտություն և գրաֆիկական պատկեր՝ © Cintas et al., 2010)
Սոնոքիմիական ռեակցիաների առավելությունները
Բազմաթիվ առավելությունների շնորհիվ ուլտրաձայնային սինթեզը (սոնոսինթեզը) դարձել է քիմիայում ինտենսիվացման ամենաբարձր գնահատվող մեթոդներից մեկը։ Սոնոքիմիապես խթանվող ռեակցիաները գերազանցում են խառնման կամ ջերմային ազդեցության վրա հիմնված սովորական մեթոդներին՝ ռեակցիայի արագության, ելքի, իրականացման պարզության, արգասիքների մաքրության, էներգաարդյունավետության և այլ առումներով։ Գիտականորեն ապացուցված է, որ հզոր ուլտրաձայնի կիրառումը կարող է խթանել քիմիական ռեակցիաները և կրճատել ռեակցիայի տևողությունը, ինչպես նաև նվազեցնել անցանկալի կողմնակի ռեակցիաները։ Որպես էներգիայի այլընտրանքային կանաչ աղբյուր՝ ուլտրաձայնային մշակումը բազմաթիվ քիմիական ռեակցիաներ դարձնում է շրջակա միջավայրի համար ավելի բարենպաստ, քանի որ պահանջվում են ավելի քիչ ռեագենտներ, ավելի մեղմ լուծիչներ և ավելի քիչ էներգիա։
Պղնձով կատալիզվող սոնոքիմիական օրգանական ռեակցիաներ
Մետաղների մասնակցությամբ ռեակցիաների վրա ուլտրաձայնի և սոնոքիմիայի բարենպաստ ազդեցությունները լավ հայտնի են։ Ուլտրաձայնային մշակումը նպաստում է պասիվացնող շերտերի մեխանիկական հեռացմանը և ուժեղացնում ինչպես զանգվածափոխանակությունը, այնպես էլ էլեկտրոնների փոխանցումը մետաղից օրգանական ակցեպտորին։
Ուլտրաձայնի օժանդակությամբ քլիք սինթեզը կիրառվել է 1,4-disubstituted 1,2,3-triazole ածանցյալների լայն շարքի ստացման համար՝ ելնելով ինչպես փոքր մոլեկուլներից, այնպես էլ օլիգոմերներից, օրինակ՝ ցիկլոդեքստրիններից (CDs)։ Այս արդյունավետ և էկոլոգիապես ավելի բարենպաստ ընթացակարգով բոլոր ադուկտները կարող են սինթեզվել 2–4 h ընթացքում (ներառյալ ռեակցիոն խառնուրդի հետագա մշակումը և բացառելով բնութագրումը)։ Ցույց է տրվել, որ քլիք քիմիան կարող է ուղղակիորեն կապել քիմիան կենսաբանության հետ՝ այդպիսով դառնալով իսկապես միջառարկայական ռեակցիա՝ չափազանց լայն կիրառելիությամբ։
(հմմտ. Cintas et al., 2010)
Փակ ուլտրաձայնային ռեակտոր սոնոքիմիական ռեակցիաների համար, օրինակ՝ քլիք քիմիայում։
Ժամանակ խնայող քլիք քիմիա՝ ուլտրաձայնով արագացված ռեակցիայի կինետիկայի շնորհիվ
Ուլտրաձայնի կիրառումը կարող է արագացնել դանդաղ քիմիական ռեակցիաները, որոնք պարբերական ռեժիմում սովորաբար տևում են մի քանի ժամ։ Ռեակցիայի կինետիկայի զգալի բարելավման շնորհիվ ռեակցիայի տևողությունը կարող է կրճատվել մինչև մի քանի րոպե։ Ուլտրաձայնային հոսքային ռեակտորի օգտագործումը կարող է զգալիորեն բարձրացնել ելքերը, ապահովել ժամանակի խնայողություն և դրանով իսկ մեծապես բարձրացնել սովորաբար դանդաղ ընթացող սինթեզների արդյունավետությունը։
Բարձր արտադրողականության ուլտրաձայնային սարքեր՝ սոնոքիմիապես ուժեղացված քլիք ռեակցիաների համար
Hielscher Ultrasonics ընկերությունը նախագծում, արտադրում և մատակարարում է բարձր արտադրողականության զոնդային ուլտրաձայնային սարքեր, սոնոքիմիական ռեակտորներ և օժանդակ պարագաներ՝ բարդ սոնոքիմիական գործընթացների համար։ Ունենալով յուրաքանչյուր զոնդի (սոնոտրոդի / եղջյուրաձև ձայնատարի) համար 50 վատտից մինչև 16 000 վատտ հզորությամբ ուլտրաձայնային պրոցեսորներ՝ Hielscher ընկերությունը կարող է ձեզ առաջարկել ձեր քիմիական ռեակցիայի համար ամենահարմար սոնոքիմիական համակարգը։
Hielscher ուլտրաձայնային սարքերը ճանաչված են իրենց որակով, հուսալիությամբ և ամրությամբ։ Hielscher Ultrasonics ընկերությունն ունի ISO հավաստագրում և առանձնահատուկ ուշադրություն է դարձնում բարձր արտադրողականության ուլտրաձայնային սարքերին, որոնք առանձնանում են գերժամանակակից տեխնոլոգիայով և օգտագործման հարմարավետությամբ։ Իհարկե, Hielscher ուլտրաձայնային սարքերը համապատասխանում են CE նորմերին և բավարարում են UL, CSA և RoHs պահանջները։
Ստորև բերված աղյուսակը պատկերացում է տալիս մեր ուլտրաձայնային սարքերի մոտավոր մշակման կարողության մասին․
| Խմբաքանակի ծավալ | Հոսքի ծավալային արագություն | Առաջարկվող սարքեր |
|---|---|---|
| 1–500mL | 10–200mL/min | UP100H |
| 10–2000mL | 20–400mL/min | UP200Ht, UP400St |
| 0,1–20L | 0,2–4L/min | UIP2000hdT |
| 10–100L | 2–10L/min | UIP4000hdT |
| 15–150L | 3–15L/min | UIP6000hdT |
| n.a. | 10–100L/min | UIP16000 |
| n.a. | ավելի մեծ | սարքերի համախումբ՝ UIP16000 |
Կապվե՛ք մեզ հետ։ / Հարցրե՛ք մեզ։
Hielscher Ultrasonics ընկերությունն արտադրում է բարձր արտադրողականության ուլտրաձայնային հոմոգենիզատորներ՝ լաբորատոր, փորձնական և արդյունաբերական մասշտաբներով խառնման, դիսպերսման, էմուլգացման և էքստրակցիայի կիրառությունների համար։
Գրականություն / Հղումներ
- Cintas, Pedro; Barge, Alessandro; Tagliapietra, Silvia; Boffa, Luisa; Cravotto, Giancarlo (2010): Alkyne-azide click reaction catalyzed by metallic copper under ultrasound. Nature Protocols 5, 2010. 607-16.
- El-bendary, M.M.; Saleh, T.S.; Al-Bogami, A.S. (2018): Ultrasound Assisted High-Throughput Synthesis of 1,2,3-Triazoles Libraries: A New Strategy for “Click” Copper-Catalyzed Azide-Alkyne Cycloaddition Using Copper(I/II) as a Catalyst. Catalysis Letters 148, 2018. 3797–3810.
- Nobel Prize Committee: The click reaction that changed chemistry.
- Andrijana Mescic; Anita Salic; Tomislav Gregoric; Bruno Zelic; Silvana Raic- Malic (2017): Continuous flow-ultrasonic synergy in click reactions for the synthesis of novel 1,2,3-triazolyl appended 4,5-unsaturated l-ascorbic acid derivatives. RSC Advances 7, 2017. 791-800.
- Salvatore Marullo, Francesca D’Anna, Carla Rizzo, Renato Noto, (2015): The ultrasounds–ionic liquids synergy on the copper catalyzed azide–alkyne cycloaddition between phenylacetylene and 4-azidoquinoline. Ultrasonics Sonochemistry, Vol. 23, 2015. 317-323.
- Arafa, Wael & Nayl, A.A. (2019): Water as a solvent for Ru‐catalyzed click reaction: Highly efficient recyclable catalytic system for triazolocoumarins synthesis. Applied Organometallic Chemistry 2019.
Փաստեր, որոնք արժե իմանալ
Քլիք քիմիան արժանացել է քիմիայի 2022 թվականի Նոբելյան մրցանակին
Քլիք քիմիան, որի անվանումը 2001 թվականին ներմուծել են Շարփլեսը և նրա գործընկերները, հասկացություն է՝ առաջարկված գրեթե կատարյալ ռեակցիաների մի դասի համար։ Այս ռեակցիաները բարձր արդյունավետություն և բարձր ատոմային տնտեսում ունեն, կիրառման լայն շրջանակով են ու ստերեոսպեցիֆիկ են (սակայն պարտադիր չէ, որ լինեն էնանտիոսելեկտիվ), առաջացնում են միայն անվնաս կողմնակի արգասիքներ, որոնք հեշտությամբ կարելի է հեռացնել, և պահանջում են միայն պարզ ռեակցիոն պայմաններ, ինչպես նաև հեշտ հասանելի ռեագենտներ ու արգասիքների առանձնացման պարզ ընթացակարգեր։
Hielscher Ultrasonics ընկերությունն արտադրում է բարձր արտադրողականության ուլտրաձայնային հոմոգենիզատորներ՝ լաբորատոր չափերից մինչև արդյունաբերական չափեր։