クリックケミストリー – 超音波処理でクリック反応を促進する方法

銅触媒アジド–アルキン環化付加（CuAAC）反応などのクリックケミストリー反応は、高出力超音波の適用によって大きな恩恵を受けることができます。ソノケミカル効果は収率と転化率を向上させます。さらに、クリックケミストリー反応の全体的な効率も向上します。グリーンケミストリーの技術として、超音波処理は、より効率的で環境により優しい化学反応に貢献します。

超音波で促進する銅触媒アジド–アルキン環化付加

銅触媒アジド–アルキン環化付加（CuAAC）は、クリックケミストリー反応の最も重要かつ代表的な例として知られています。トリノ大学（イタリア）のCravottoと共同研究者らは、金属銅（Cu）を触媒として用いる、アジドとアルキンの超音波支援1,3-双極子環化付加反応のプロトコルを開発しました。アジド基は、この種の有機反応に容易に関与します。Cu(I)の存在下では、アジド基とアルキンのカップリング能力が大幅に向上し、 超音波処理がクリック反応を促進します。

ソノケミカル効果で強化するクリックケミストリー：フェニルアセチレンを用いた銅触媒環化付加は、超音波処理によって改善されます。
（研究および図：© Cintas et al., 2010）

ソノケミカル反応の利点

超音波合成（ソノ合成）は、その数多くの利点から、化学分野で最も高く評価されるプロセス強化技術の一つとなっています。ソノケミカル効果で促進される反応は、反応速度、収率、操作の簡便さ、生成物の純度、エネルギー効率などの点で、従来の撹拌法や熱を利用する方法より優れています。高出力超音波の使用によって化学反応を促進でき、反応時間と望ましくない副反応を減らせることが、科学的に実証されています。代替となる環境に優しいエネルギー源として、超音波処理は、反応物の使用量を減らし、より穏やかな溶媒を使用し、必要なエネルギーを削減できるため、多くの化学反応を環境により優しいものにします。

ソノケミカル効果を利用した銅触媒有機反応

金属が関与する反応に対する超音波およびソノケミストリーの有益な効果は、よく知られています。超音波処理は、不動態層の機械的な除去を促進し、金属から有機受容体への物質移動と電子移動の両方を強化します。
超音波支援クリック合成は、低分子と、シクロデキストリン（CDs）などのオリゴマーの両方を出発物質として、幅広い1,4-disubstituted 1,2,3-triazole誘導体の調製に適用されています。この効率的でより環境に優しいプロトコルを使用すると、すべての付加体を2–4 hで合成できます（後処理を含み、特性評価は含みません）。クリックケミストリーは、化学と生物学を直接結び付けられることが示されており、その結果、極めて幅広い応用性を持つ、真に学際的な反応となっています。
（参照：Cintas et al., 2010）

超音波による反応速度論的特性の改善で時間を短縮するクリックケミストリー

超音波の導入により、通常はバッチ方式で数時間かかる遅い化学反応を加速できます。反応速度論的特性が大幅に改善されるため、反応時間を数分に短縮できます。超音波フロー反応器を使用すると、収率を大幅に向上させ、時間を短縮でき、その結果、従来は遅かった合成を高効率化できます。

ソノケミカル効果で強化するクリック反応のための高性能超音波処理装置

Hielscher Ultrasonicsは、高度なソノケミカルプロセスに対応する高性能プローブ型超音波処理装置、ソノケミカル反応器および付属品を設計、製造、販売しています。プローブ（ソノトロード / ホーン）当たり50–16,000ワットの超音波プロセッサーを揃えるHielscherは、お客様の化学反応に最適なソノケミカル構成を提供できます。
Hielscherの超音波処理装置は、その品質、信頼性、堅牢性で高く評価されています。Hielscher UltrasonicsはISO認証取得企業であり、最先端技術と使いやすさを備えた高性能超音波処理装置に特に力を入れています。もちろん、Hielscherの超音波処理装置はCEに適合し、UL、CSAおよびRoHsの要件を満たしています。

以下の表は、当社の超音波処理装置のおおよその処理能力を示しています。