Ուլտրաձայնային խթանված Մայքլի ավելացման արձագանքը

Ասիմետրիկ Միքայելի ռեակցիաները օրգանոկատալիտիկ ռեակցիաների մի տեսակ են, որոնք կարող են մեծապես օգուտ քաղել սոնիկացիայից: Միքայելի ռեակցիան կամ Միքայելի հավելումը լայնորեն կիրառվում է քիմիական սինթեզների համար, որտեղ ածխածին-ածխածին կապերը ձևավորվում են մեղմ պայմաններում։ Ultrasonication-ը և դրա sonochemical ազդեցությունները շատ արդյունավետ են Michael-ի ռեակցիաները վարելու և խթանելու համար, ինչը հանգեցնում է ավելի բարձր եկամտաբերության, զգալիորեն կրճատվում է արձագանքման ժամանակը և միևնույն ժամանակ նպաստում էկոլոգիապես մաքուր կանաչ քիմիային:

Սոնոքիմիա և Մայքլի հավելումը

Սոնոքիմիան լավ հաստատված է քիմիական ռեակցիաների վրա իր օգտակար ազդեցության համար – հաճախ հանգեցնում է բարձր եկամտաբերության, արագացված ռեակցիայի արագության, ավելի մեղմ, շրջակա միջավայրի համար բարենպաստ պայմանների, ինչպես նաև խնայողության և պարզ շահագործման: Սա նշանակում է, որ սոնոքիմիան արդյունավետ և անվնաս մեթոդ է սինթետիկ և կատալիտիկ քիմիական ռեակցիաները ակտիվացնելու, խթանելու և առաջ մղելու համար: Ուլտրաձայնային մշակման և սոնոքիմիայի մեխանիզմը հիմնված է ակուստիկ կավիտացիայի երևույթի վրա, որը հեղուկ միջավայրում փուչիկների կատաղի փլուզման միջոցով առաջացնում է շատ բարձր ճնշման և ջերմաստիճանի յուրահատուկ պայմաններ: Ուլտրաձայնային կամ ակուստիկ կավիտացիայի հետևանքները առաջացնում են ռեակցիաներ բարձր էներգիայի ներդրմամբ, բարելավում զանգվածի փոխանցումը, դրանով իսկ հեշտացնելով քիմիական փոխակերպումները:
Միքայելի ռեակցիան կամ Միքայելի հավելումը կարբանիոնի կամ մեկ այլ նուկլեոֆիլի նուկլեոֆիլ հավելումն է α,β-չհագեցած կարբոնիլային միացությանը, որը պարունակում է էլեկտրոններ հանող խումբ։ Միքայելի ռեակցիան խմբավորված է կոնյուգացիոն հավելումների ավելի մեծ դասի մեջ: Գնահատվելով որպես ածխածին-ածխածին կապերի մեղմ ձևավորման ամենաօգտակար մեթոդներից մեկը՝ Michael հավելումը լայնորեն օգտագործվում է բազմազան նյութերի օրգանական սինթեզի համար: Գոյություն ունեն Միքայելի հավելման բազմաթիվ ասիմետրիկ տարբերակներ, որոնք օրգանոկատալիտիկ ռեակցիաների տեսակ են։

Sonocatalysis և Basic Clay Catalysed Michael Addition of Imidazole

Մարտին-Արանդան և այլք: (2002 թ.) օգտվել է ուլտրաձայնային ազդեցությունից և դրա սոնոքիմիական էֆեկտներից, որպեսզի մշակի N-փոխարինված իմդազոլի ածանցյալների սինթեզի նոր ուղի 21՝ իմիդազոլի ավելացումով էթիլակրիլատին, որը կատալիզացված է հիմնական կավերով, մասնավորապես՝ Li+ և Cs+ մոնտմորիլոնիտներով: Օգտագործելով ուլտրաձայնային ակտիվացում, իմիդազոլը խտացվել է էթիլ ակրիլատով՝ օգտագործելով երկու հիմնական կավերը – Li+ և Cs+ մոնտմորիլլոնիտներ։ Ալկալային կավերը, ինչպիսիք են Li+ և Cs+ մոնտմորիլլոնիտները, ակտիվ և շատ ընտրովի կատալիզատորներ են ձայնային ազդեցությամբ, դրանով իսկ դրական ազդեցություն ունենալով էթիլակրիլատում իմիդազոլի Միքայելի ավելացման վրա: Սոնոքիմիապես խթանված կատալիզը նպաստում և բարելավում է N-փոխարինված իմիդազոլի ածանցյալների ձևավորումը, համեմատած այլ սովորական ջերմային տաքացման ռեակցիաների հետ: Փոխակերպումը մեծանում է կավերի հիմնականության և ուլտրաձայնային անցման ժամանակի հետ: Cs+ մոնտմորիլլոնիտների կիրառման դեպքում բերքատվությունն ավելի բարձր էր՝ համեմատած Li+-ի հետ, ինչը կարելի է բացատրել ավելի բարձր հիմնականությամբ: (Տես ստորև ներկայացված ռեակցիայի սխեման)

Սոնոկատալիտիկ ռեակցիա. Միքայել իմդազոլի ավելացում էթիլակրիլատին
(սխեման հարմարեցված է Mohapatra et al-ից, 2018):

Մեկ այլ ուլտրաձայնային օգնությամբ Michael հավելում է սիլիցիումի ծծմբաթթուն, որը խթանում է ինդոլի կատալիզացումը: Լի et al. (2006) արձագանքել է սիլիցիումի ծծմբաթթվի և α,β-չհագեցած կետոնների ուլտրաձայնային ազդեցության տակ, որպեսզի սենյակային ջերմաստիճանում 50-85% բ-ինդոլիլկետոններ ստացվեն:

Ազա-Մայքլ ռեակցիաներ առանց վճարունակ և կատալիզատորի

Ամինների զուգակցված հավելումը զուգակցված ալկեններին – հայտնի է որպես ազա-Մայքլ ռեակցիա – քիմիական առանցքային քայլ է տարբեր բարդ բնական մթերքների, հակաբիոտիկների, a-amino սպիրտների և քիրալային օժանդակ նյութերի սինթեզի համար: Ցույց է տրվել, որ ուլտրաձայնային ախտորոշումը կարող է խթանել նման aza-Michael հավելման արձագանքը լուծիչից զերծ և կատալիզատորից ազատ միջավայրում:

Ուլտրաձայնային ազա-Մայքլ ռեակցիան ջրի մեջ փորձարկվել է մի քանի ամիններով և չհագեցած կետոններով, չհագեցած նիտրիլով և չհագեցած էսթերով: Սոնոքիմիապես խթանված ռեակցիան արագ և պարզ ընթացակարգով բարձր բերք է տվել:
ուսումնասիրություն և աղյուսակ. © Bandyopadhyay et al., 2012

Ֆեռոցենիլենոնների հեշտ Մայքլ հավելումը ալիֆատիկ ամիններով կարող է իրականացվել սոնոքիմիապես խթանված ռեակցիայի մեջ՝ առանց սենյակային ջերմաստիճանում լուծիչների և կատալիզատորների օգտագործման: Այս սոնոքիմիական Մայքլ հավելումը կարող է թույլ տալ 1-ֆերոցենիլ-3-ամինո կարբոնիլային միացություններ արագ գործընթացում՝ տալով բարձր եկամտաբերություն, ինչը նաև արդյունավետ է այլ α, β-չհագեցած կարբոնիլ միացությունների, ինչպիսիք են խալկոնը, կարբոքսիլային էսթերը և այլն, ազա-Մայքլ ռեակցիայում: Այս սոնոքիմիական ռեակցիան ոչ միայն շատ պարզ է և հեշտ կառավարելի, այն նաև արագ, էկոլոգիապես մաքուր և էժան գործընթաց է, որոնք կանաչ քիմիայի ատրիբուտներն են: (Yang et al., 2005)
Բանիկի հետազոտական խումբը մշակել է ևս մեկ պարզ, պարզ, արագ, ջրային միջնորդավորված կատալիզատորից զերծ արձանագրություն մի քանի ամինների ազա-Մայքլ ավելացման ռեակցիայի համար α, β-չհագեցած կարբոնիլ միացություններին ուլտրաձայնային կիրառմամբ: Մի քանի ամինների սոնոքիմիական ազդեցությամբ ավելացումը α, β-չհագեցած կետոններին, էսթերներին և նիտրիլներին շատ արդյունավետ է իրականացվել ջրում, ինչպես նաև առանց լուծիչի պայմաններում: Այս մեթոդում կատալիզատորներ կամ պինդ հենարաններ չեն օգտագործվել: Ուլտրաձայնային մեթոդով ջրի մեջ նկատվել է ռեակցիայի արագության զգալի բարձրացում: Այս էկոլոգիապես բարենպաստ ընթացակարգը ապահովել է արտադրանքի մաքուր ձևավորում՝ ուժեղացված ընտրողականությամբ: (Bandyopadhyay et al., 2012)

Լուծիչների և սոնոքիմիական բուժման ազդեցությունը 1 մլ լուծիչում պիպերիդինի (1 մլ) և մեթիլակրիլատի (1 մլ) ազա-Մայքլ ռեակցիայի վրա:
ուսումնասիրություն և աղյուսակ. © Bandyopadhyay et al., 2012

Ուլտրաձայնային զոնդեր և ռեակտորներ սոնոքիմիական ռեակցիաների համար

Hielscher ուլտրաձայնային սարքերի բարդ ապարատային և խելացի ծրագրակազմը նախագծված է երաշխավորելու հուսալի սոնոքիմիական մշակում, օրինակ՝ օրգանական սինթեզի և կատալիզի ռեակցիաների կատարումը վերարտադրելի արդյունքներով և օգտագործողի համար հարմար եղանակով:
Hielscher Ultrasonics համակարգերն ամբողջ աշխարհում օգտագործվում են սոնոքիմիական պրոցեսների համար, ներառյալ օրգանական սինթետիկ ռեակցիաները, ինչպիսիք են Michael հավելումները, Mannich ռեակցիան, Diels-Alder ռեակցիան և շատ այլ միացման ռեակցիաներ: Ապացուցված է, որ հուսալի է բարձրորակ քիմիական արտադրանքի բարձր եկամտաբերության սինթեզի համար, Hielscher ուլտրաձայնային սարքերը ոչ միայն օգտագործվում են լաբորատոր պայմաններում, այլև արդյունաբերական արտադրության մեջ: Շնորհիվ իրենց ամրության և ցածր սպասարկման, մեր ուլտրաձայնային սարքերը սովորաբար տեղադրվում են ծանր աշխատանքային ծրագրերի և պահանջկոտ միջավայրերում:
Hielscher ուլտրաձայնային պրոցեսորները սոնոքիմիական սինթեզների, կատալիզների, բյուրեղացման և այլ ռեակցիաների համար արդեն տեղադրված են ամբողջ աշխարհում առևտրային մասշտաբով: Կապվեք մեզ հետ հիմա՝ քննարկելու ձեր սոնոքիմիական արտադրության գործընթացը: Մեր փորձառու անձնակազմը ուրախ կլինի ավելի շատ տեղեկություններ տրամադրել սոնոքիմիական սինթեզի ուղու, ուլտրաձայնային համակարգերի և գնագոյացման վերաբերյալ:

Ստորև բերված աղյուսակը ցույց է տալիս մեր ուլտրաձայնային սարքերի մոտավոր մշակման հզորությունը.

Գրականություն / Հղումներ