Սոնոքիմիական եղանակով բարելավված Մաննիխի ռեակցիաներ
Մաննիխի ռեակցիաները ածխածին–ածխածին կապ առաջացնող կարևոր ռեակցիաներ են, որոնք լայնորեն կիրառվում են այնպիսի ոլորտներում, ինչպիսիք են դեղագործական արտադրությունը և բնական նյութերի սինթեզը։ Թեև մեկ անոթում ընթացող Մաննիխի ռեակցիաների մեծ մասը շատ դանդաղ է ընթանում, ուլտրաձայնային մշակման դրական ազդեցությունները Մաննիխի ռեակցիաների վրա արագորեն ներդրվել են՝ ելքն ու ռեակցիայի արագությունը բարձրացնելու, ինչպես նաև Մաննիխի ռեակցիաների ավանդաբար երկար տևողությունը կրճատելով՝ գործընթացը կարճ ընթացակարգի վերածելու նպատակով։
Սոնոքիմիան և դրա առավելությունները Մաննիխի ռեակցիաներում
Մաննիխի ռեակցիան օրգանական սինթեզում ածխածին–ածխածին կապ առաջացնող ամենակարևոր ռեակցիաներից մեկն է, քանի որ այն հնարավորություն է տալիս ստանալու սինթետիկ և կենսաբանական առումով կարևոր 𝛽-ամինակարբոնիլային միացություններ, որոնք կարևոր միջանկյալ նյութեր են ազոտ պարունակող տարբեր բնական նյութերի և դեղագործական նյութերի կառուցման համար։
Հոսքային ուլտրաձայնային համակարգ սոնոքիմիական ռեակցիաների, օրինակ՝ Մաննիխի բարելավված ռեակցիաների համար
Ապացուցված է, որ ուլտրաձայնային ճառագայթումը և դրանով առաջացող սոնոքիմիական ազդեցությունները կտրուկ արագացնում են Մաննիխի ռեակցիաների կինետիկան, օրինակ՝ ռեակցիայի տևողությունը 13 անգամ կրճատելով՝ 20h-ից մինչև 1,5h։
Ուլտրաձայնային մշակումը բարելավում է կետոնների, ալդեհիդների և ամինների՝ մեկ անոթում ընթացող Մաննիխի ռեակցիան, որը կատալիզվում է սուլֆամինաթթվային կատալիզատորով։
Սխեման հարմարեցված է ըստ Zeng և այլք, 2009
- Ռեակցիայի զգալիորեն կրճատված տևողություն
- Ավելի բարձր ելքեր
- Ճշգրիտ վերահսկելի պայմաններ
- Ջերմաստիճանի վերահսկում
- Պարբերական և հոսքային ռեժիմներ
- Կանաչ քիմիա
𝛽-ամինակարբոնիլային միացությունների ուլտրաձայնային Մաննիխի ռեակցիան
Սուլֆամինաթթուն (NH2SO3H, SA) օգտագործվել է որպես արդյունավետ, էժան, ոչ թունավոր և կրկնակի օգտագործման ենթակա կանաչ կատալիզատոր՝ ալդեհիդների, կետոնների և ամինների՝ մեկ անոթում ընթացող, ուլտրաձայնով օժանդակվող Մաննիխի ռեակցիայի համար։ Այս ուլտրաձայնային մեթոդի առավելություններն են բարձր ելքը, մեղմ պայմանները, շրջակա միջավայրի աղտոտման բացակայությունը և ռեակցիոն խառնուրդի հետագա մշակման պարզ ընթացակարգերը։ Ամենակարևորն այն է, որ այս մեթոդով առաջին անգամ օրթո-տեղակալված արոմատիկ ամիններով բետա-ամինակարբոնիլային միացություններ են ստացվում ընդունելիից մինչև լավ ելքերով։
Սուլֆամինաթթուն ուսումնասիրվել է որպես կատալիզատոր, և 10 mol% սուլֆամինաթթուն բավարար է եղել ռեակցիան ամբողջությամբ մինչև 95% ելք հասցնելու համար՝ ռեակցիայի զգալիորեն կրճատված՝ 1,5h տևողությամբ (համեմատած բարձր արագությամբ խառնման հետ, որի դեպքում մոտ 20h ընթացքում ստացվել է ընդամենը 85% ելք)։ Սա ընդգծում է այն հաստատված փաստը, որ հզոր ուլտրաձայնը և սոնոքիմիան արագացնում են օրգանական ռեակցիաները։ Ստորև բերված աղյուսակը ցույց է տալիս Մաննիխի ռեակցիաներում ուլտրաձայնային մշակման զգալի առավելությունները բարձր արագությամբ խառնման նկատմամբ։
Աղյուսակը ցույց է տալիս, որ ուլտրաձայնով կատալիզվող Մաննիխի ռեակցիաները զգալիորեն ավելի արագ և արդյունավետ են՝ համեմատած բարձր արագությամբ խառնման հետ։
Ուսումնասիրություն՝ © Zeng և այլք, 2009
Բարձր արդյունավետությամբ սոնոքիմիական սարքավորումներ Մաննիխի ռեակցիաների համար
Քիմիական արտադրանքների, օրինակ՝ ամինակարբոնիլային միացությունների և այլ միջանկյալ նյութերի սինթեզի ու կատալիզի համար սոնոքիմիական սարքավորումները հասանելի են ցանկացած չափով՝ կոմպակտ լաբորատոր ուլտրաձայնային սարքերից մինչև լիովին արդյունաբերական ուլտրաձայնային ռեակտորներ։ Hielscher Ultrasonics ընկերությունը նախագծում, արտադրում և մատակարարում է բարձր հզորության ուլտրաձայնային սարքեր։ Բոլոր ուլտրաձայնային համակարգերն արտադրվում են Գերմանիայի Տելտով քաղաքում գտնվող գլխավոր գրասենյակում և այնտեղից մատակարարվում ամբողջ աշխարհում։
Hielscher ուլտրաձայնային սարքերի կատարելագործված ապարատային մասը և խելացի ծրագրային ապահովումը նախագծված են հուսալի աշխատանք, վերարտադրելի արդյունքներ և օգտագործման հարմարավետություն երաշխավորելու համար։ Hielscher ուլտրաձայնային սարքերն ամուր և հուսալի են, ինչը թույլ է տալիս դրանք տեղադրել և շահագործել ծանր աշխատանքային պայմաններում։ Աշխատանքային կարգավորումներին կարելի է հեշտությամբ հասնել և դրանք ընտրել ինտուիտիվ ընտրացանկի միջոցով, որը հասանելի է թվային գունավոր սենսորային էկրանից և զննարկչով հեռակառավարման միջոցով։ Ուստի մշակման բոլոր պայմանները, օրինակ՝ զուտ էներգիան, ընդհանուր էներգիան, ամպլիտուդը, ժամանակը, ճնշումն ու ջերմաստիճանը, ինքնաբերաբար գրանցվում են ներկառուցված SD քարտի վրա։ Սա թույլ է տալիս վերանայել և համեմատել ուլտրաձայնային մշակման նախորդ գործարկումները և սոնոքիմիական եղանակով բարելավված ռեակցիաներում, օրինակ՝ Մաննիխի ռեակցիայում, Դիլս–Ալդերի ռեակցիայում կամ Միքայելի միացման ռեակցիայում, սինթեզն ու ֆունկցիոնալացումը օպտիմալացնել՝ առավելագույն արդյունավետության հասնելու համար։
Hielscher Ultrasonics համակարգերն ամբողջ աշխարհում օգտագործվում են սոնոքիմիական գործընթացների համար (սոնոսինթեզ և սոնոկատալիզ) և իրենց հուսալիությունն ապացուցել են պարբերական ու անընդհատ հոսքային ռեժիմներում։ Hielscher արդյունաբերական ուլտրաձայնային սարքերը կարող են հեշտությամբ աշխատել բարձր ամպլիտուդներով՝ անընդհատ աշխատանքի պայմաններում (24/7/365)։ Ստանդարտ սոնոտրոդներով (ուլտրաձայնային զոնդեր / եղջյուրներ) հեշտությամբ կարելի է անընդհատ ապահովել մինչև 200µm ամպլիտուդներ։ Էլ ավելի բարձր ամպլիտուդների համար հասանելի են անհատական պատվերով պատրաստվող ուլտրաձայնային սոնոտրոդներ։ Իրենց ամրության և սպասարկման ցածր պահանջների շնորհիվ մեր ուլտրաձայնային սարքերը հաճախ տեղադրվում են ծանր աշխատանքային կիրառությունների համար և խիստ պահանջներ ներկայացնող միջավայրերում։
Սոնոքիմիական սինթեզների համար նախատեսված Hielscher ուլտրաձայնային մշակման սարքերն արդեն տեղադրված են ամբողջ աշխարհում՝ առևտրային մասշտաբով։ Կապվեք մեզ հետ հիմա՝ քննարկելու Մաննիխի ռեակցիայի միջոցով ձեր սոնոքիմիապես խթանվող սինթեզը։ Մեր փորձառու աշխատակիցները սիրով լրացուցիչ տեղեկություններ կտրամադրեն սոնոքիմիական սինթեզի ուղու, ուլտրաձայնային համակարգերի և գների մասին։
Ուլտրաձայնային սինթեզի մեթոդի առավելության շնորհիվ ձեր քիմիական արտադրությունը կգերազանցի կատալիտիկ սինթեզի այլ գործընթացներին՝ արդյունավետությամբ, պարզությամբ և ցածր ծախսերով։
Ստորև բերված աղյուսակը պատկերացում է տալիս մեր ուլտրաձայնային սարքերի մշակման մոտավոր արտադրողականության մասին․
| Խմբաքանակի ծավալ | Հոսքի ծավալային արագություն | Առաջարկվող սարքեր |
|---|---|---|
| 1-ից մինչև 500mL | 10-ից մինչև 200mL/min | UP100H |
| 10-ից մինչև 2000mL | 20-ից մինչև 400mL/min | UP200Ht, UP400St |
| 0,1-ից մինչև 20L | 0,2-ից մինչև 4L/min | UIP2000hdT |
| 10-ից մինչև 100L | 2-ից մինչև 10L/min | UIP4000hdT |
| Կիրառելի չէ | 10-ից մինչև 100L/min | UIP16000 |
| Կիրառելի չէ | ավելի մեծ | սարքերի խումբ՝ UIP16000 |
Կապվե՛ք մեզ հետ։ / Հարցրե՛ք մեզ։
Hielscher Ultrasonics ընկերությունն արտադրում է բարձր արդյունավետությամբ ուլտրաձայնային հոմոգենիզատորներ՝ լաբորատոր, փորձնական և արդյունաբերական մասշտաբներով խառնման, դիսպերսման, էմուլգացման և էքստրակցիայի համար։
Գրականություն / Հղումներ
- 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.
Փաստեր, որոնք արժե իմանալ
Ի՞նչ է Մաննիխի ռեակցիան
Մաննիխի ռեակցիայի հիմքում ընկած է չէնոլացվող ալդեհիդի, առաջնային կամ երկրորդային ամինի և էնոլացվող կարբոնիլային միացության բազմաբաղադրիչ կոնդենսացումը, որի արդյունքում ստացվում են ամինամեթիլացված նյութեր։ Ալդեհիդի իմինիումային ածանցյալը Մաննիխի ռեակցիայում գործում է որպես ակցեպտոր։
Մաննիխի ռեակցիան կիրառվում է օրգանական քիմիայի բազմաթիվ ոլորտներում։ Քանի որ Մաննիխի ռեակցիան կարող է հարմարավետորեն իրականացվել մեկ անոթում, ինչպես նաև կազմակերպվել կրկնակի Մաննիխի ռեակցիաների ձևով, ռեակցիայի այս տեսակն օգտագործվում է նուրբ օրգանական սինթեզի քիմիկատների, հատուկ նշանակության քիմիկատների, դեղագործական նյութերի և բնական նյութերի սինթեզի համար (կիրառվում է կենսասինթետիկ ուղիներում, հատկապես՝ ալկալոիդների, պեպտիդների և նուկլեոտիդների սինթեզի համար)։
Մաննիխի ռեակցիայով սինթեզվող քիմիական նյութերի տարածված օրինակներից են․
- ալկիլամիններ
- պեպտիդներ, նուկլեոտիդներ, հակաբիոտիկներ և ալկալոիդներ (օրինակ՝ տրոպինոն)
- ագրոքիմիկատներ, օրինակ՝ բույսերի աճի կարգավորիչներ
- ներկեր և պոլիմերներ
- կատալիզատորներ
- հյուսվածքների խաչաձև կապակցում ֆորմալդեհիդով
- դեղամիջոցներ և դեղագործական պատրաստուկներ (օրինակ՝ ռոլիտետրացիկլին (տետրացիկլինի և պիրոլիդինի Մաննիխի ռեակցիայի արգասիքը), ֆլուօքսետին (հակադեպրեսանտ), տրամադոլ և տոլմետին (հակաբորբոքային դեղամիջոց)։
- օճառ և լվացող միջոցներ․ Մաննիխի ռեակցիան օգտագործվում է ալկիլամինների սինթեզի համար՝ ոչ բևեռային ածխաջրածինները վերածելով օճառի կամ լվացող միջոցների։ Ստացված այս միացություններն օգտագործվում են մաքրման տարբեր կիրառություններում, ավտոմոբիլային վառելիքի մշակման և էպօքսիդային ծածկույթների համար
- պոլիեթերամիններ՝ տեղակալված ճյուղավորված շղթայով ալկիլեթերներից
- α,β-չհագեցած կետոններ՝ Մաննիխի ռեակցիայի արգասիքների ջերմային քայքայմամբ (օրինակ՝ մեթիլվինիլկետոն՝ 1-դիէթիլամինաբութան-3-ոնից)
Hielscher Ultrasonics ընկերությունն արտադրում է բարձր արդյունավետությամբ ուլտրաձայնային հոմոգենիզատորներ՝ լաբորատոր չափերից մինչև արդյունաբերական չափեր։