Kimia Klik – Cara Meningkatkan Reaksi Klik dengan Sonikasi
Reaksi kimia klik seperti reaksi sikloadisi azida-alkuna berkatalis tembaga (CuAAC) dapat memperoleh manfaat besar dari penerapan ultrasonik berdaya tinggi. Efek sonokimia meningkatkan rendemen dan tingkat konversi. Selain itu, efisiensi keseluruhan reaksi kimia klik meningkat. Sebagai teknik kimia hijau, ultrasonikasi berkontribusi pada reaksi kimia yang lebih efisien dan lebih ramah lingkungan.
Sikloadisi Azida-Alkuna Berkatalis Tembaga yang Ditingkatkan secara Ultrasonik
Sikloadisi azida-alkuna berkatalis tembaga (CuAAC) dikenal sebagai contoh reaksi kimia klik yang paling penting dan menonjol. Cravotto dan rekan-rekannya dari Universitas Turin (Italia) telah mengembangkan protokol reaksi sikloadisi 1,3-dipolar berbantuan ultrasonik antara azida dan alkuna menggunakan logam tembaga (Cu) sebagai katalis. Gugus azido mudah berpartisipasi dalam jenis reaksi organik ini. Kemampuan penggandengan gugus azido dengan alkuna meningkat secara signifikan dengan adanya Cu(I) dan sonikasi meningkatkan reaksi klik.
Reaktor yang diaduk secara ultrasonik dengan sonikator UP200St untuk mengintensifkan reaksi kimia dalam kimia klik.
- kemampuan penggandengan yang lebih baik
- rendemen yang lebih tinggi
- reaksi yang lebih cepat
- kinetika reaksi yang lebih baik
- kimia hijau
- pengoperasian yang sederhana & aman
Kimia klik yang ditingkatkan secara sonokimia: Sikloadisi berkatalis tembaga dengan fenilasetilena ditingkatkan melalui ultrasonikasi.
(Studi dan grafik: © Cintas et al., 2010)
Keunggulan Reaksi Sonokimia
Sintesis ultrasonik (sonosintesis) telah menjadi salah satu teknik intensifikasi yang paling dihargai dalam kimia karena berbagai keunggulannya. Reaksi yang ditingkatkan secara sonokimia mengungguli metode konvensional berbasis pengadukan atau termal dalam hal laju reaksi, rendemen, kesederhanaan pengoperasian, kemurnian produk, efisiensi energi, dan sebagainya. Telah dibuktikan secara ilmiah bahwa penggunaan ultrasonik berdaya tinggi dapat meningkatkan reaksi kimia serta mengurangi waktu reaksi dan reaksi samping yang tidak diinginkan. Sebagai sumber energi hijau alternatif, sonikasi membuat banyak reaksi kimia lebih ramah lingkungan karena membutuhkan lebih sedikit reaktan, pelarut yang lebih ringan, dan lebih sedikit energi.
Reaksi Organik Sonokimia Berkatalis Tembaga
Efek menguntungkan ultrasonik dan sonokimia pada reaksi yang melibatkan logam telah dikenal luas. Sonikasi membantu menghilangkan lapisan pasivasi secara mekanis serta meningkatkan perpindahan massa dan transfer elektron dari logam ke akseptor organik.
Sintesis klik berbantuan ultrasonik telah diterapkan untuk pembuatan berbagai turunan 1,2,3-triazol tersubstitusi pada posisi 1,4, dengan bahan awal berupa molekul kecil maupun oligomer seperti siklodekstrin (CDs). Dengan menggunakan protokol yang efisien dan lebih ramah lingkungan ini, semua aduk dapat disintesis dalam 2–4 h (termasuk pengerjaan pascareaksi dan tidak termasuk karakterisasi). Kimia klik telah terbukti mampu menghubungkan kimia secara langsung dengan biologi, sehingga menjadi reaksi yang benar-benar lintas disiplin dengan penerapan yang sangat luas.
(bandingkan Cintas et al., 2010)
Reaktor ultrasonik tertutup untuk reaksi sonokimia, misalnya dalam kimia klik.
Kimia Klik yang Menghemat Waktu berkat Kinetika Reaksi yang Dipercepat secara Ultrasonik
Penerapan ultrasonik dapat mempercepat reaksi kimia lambat yang biasanya memerlukan beberapa jam dalam mode batch. Berkat kinetika reaksi yang meningkat secara signifikan, waktu reaksi dapat dipersingkat menjadi beberapa menit. Penggunaan reaktor alir ultrasonik dapat meningkatkan rendemen secara signifikan dan menghemat waktu, sehingga menghasilkan efektivitas tinggi pada sintesis yang secara konvensional berlangsung lambat.
Sonikator Berkinerja Tinggi untuk Reaksi Klik yang Ditingkatkan secara Sonokimia
Hielscher Ultrasonics merancang, memproduksi, dan mendistribusikan sonikator tipe probe berkinerja tinggi, reaktor sonokimia, dan aksesori untuk proses sonokimia yang canggih. Dengan prosesor ultrasonik yang berkisar dari 50 watt hingga 16.000 watt per probe (sonotrode / horn), Hielscher dapat menawarkan konfigurasi sonokimia yang paling sesuai untuk reaksi kimia Anda.
Sonikator Hielscher dikenal karena kualitas, keandalan, dan ketangguhannya. Hielscher Ultrasonics adalah perusahaan bersertifikasi ISO dan memberikan penekanan khusus pada sonikator berkinerja tinggi yang dilengkapi teknologi mutakhir dan mudah digunakan. Tentu saja, sonikator Hielscher mematuhi CE dan memenuhi persyaratan UL, CSA, dan RoHs.
Tabel di bawah ini memberikan gambaran tentang perkiraan kapasitas pemrosesan sonikator kami:
| Volume Batch | Laju Alir | Perangkat yang Direkomendasikan |
|---|---|---|
| 1 hingga 500mL | 10 hingga 200mL/min | UP100H |
| 10 hingga 2000mL | 20 hingga 400mL/min | UP200Ht, UP400St |
| 0,1 hingga 20L | 0,2 hingga 4L/min | UIP2000hdT |
| 10 hingga 100L | 2 hingga 10L/min | UIP4000hdT |
| 15 hingga 150L | 3 hingga 15L/min | UIP6000hdT |
| n.a. | 10 hingga 100L/min | UIP16000 |
| n.a. | lebih besar | kelompok unit UIP16000 |
Hubungi Kami! / Tanyakan kepada Kami!
Hielscher Ultrasonics memproduksi homogenizer ultrasonik berkinerja tinggi untuk aplikasi pencampuran, dispersi, emulsifikasi, dan ekstraksi pada skala laboratorium, pilot, dan industri.
Literatur / Referensi
- 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.
Fakta yang Perlu Diketahui
Kimia Klik Dianugerahi Hadiah Nobel Kimia 2022
Kimia klik, istilah yang diperkenalkan oleh Sharpless dan rekan-rekannya pada 2001, merupakan konsep yang diusulkan untuk kelompok reaksi yang hampir sempurna, sangat efektif dengan ekonomi atom yang tinggi, bercakupan luas, dan stereospesifik (tetapi tidak harus enantioselektif), hanya menghasilkan produk samping yang tidak berbahaya dan mudah dihilangkan, serta hanya memerlukan kondisi reaksi sederhana, reaktan yang mudah diperoleh, dan prosedur isolasi produk yang sederhana.
Hielscher Ultrasonics memproduksi homogenizer ultrasonik berkinerja tinggi mulai dari skala laboratorium hingga industri.