Sonochemically გაუმჯობესებული Diels- Alder რეაქციები
დილს-ალდერის რეაქციები ფართოდ გამოიყენება ქიმიური სინთეზებისთვის, სადაც უნდა წარმოიქმნას ატომური ნახშირბად-ნახშირბადის ბმები. ულტრაბგერითი და მისი სონოქიმიური ეფექტები ძალზე ეფექტურია დილს-ალდერის რეაქციების მართვისა და ხელშეწყობისთვის, რაც იწვევს უფრო მაღალ მოსავლიანობას, მნიშვნელოვნად შემცირდება რეაქციის დრო და ამავე დროს არის ეკოლოგიურად სუფთა მწვანე ქიმიის ნაწილი.
Sonochemically-გაძლიერებული Diels- Alder რეაქცია მწვანე ქიმიისთვის
დილს-ალდერის რეაქციები არის ქიმიური რეაქციები, რომელშიც წარმოიქმნება ბმები ნახშირბადის ატომებს შორის. დილს-ალდერის რეაქცია კლასიფიცირებულია, როგორც თერმულად დაშვებული [4+2] ციკლოდამატება [პ4ს + პ2ს]. ვინაიდან ულტრაბგერითი ორგანული სინთეზი არის მწვანე და ეფექტური სინთეზური მარშრუტი, რომელიც აძლიერებს რეაქციის სიჩქარეს, მოსავლიანობას და რეაქციების სელექციურობას, სონიკა არის მარტივი და საიმედო ტექნიკა, რომელიც ფართოდ გამოიყენება ლაბორატორიებში და სამრეწველო წარმოებაში. ხშირად, სონოქიმიურად დაწინაურებული მარშრუტი ხელს უწყობს ორგანულ ტრანსფორმაციას გარემო პირობებში, რომელიც სხვაგვარად მოითხოვს ტემპერატურისა და წნევის მკვეთრ პირობებს, რაც ხელს უწყობს ენერგიის ხარჯების დაზოგვას და ქიმიურ სინთეზს აქცევს დამზოგველ პროცედურად.
ზონდის ტიპის ულტრაბგერითი, როგორიცაა UP400 ქ ფართოდ გამოიყენება ორგანული რეაქციების გასაძლიერებლად და დასაჩქარებლად, როგორიცაა დილს-ალდერის რეაქცია სონოქიმიური ეფექტების საშუალებით.
ულტრაბგერითი დილს-ალდერის რეაქცია ღრმა ევტექტიკური გამხსნელების გამოყენებით
ღრმა ევტექტიკური გამხსნელები (DES) არის ლუისის ან ბრონსტედი მჟავებისა და ფუძეების ხსნარები, რომლებიც ქმნიან ევტექტიკურ ნარევს. ვინაიდან ღრმა ევტექტიკური გამხსნელები არ არის აალებადი, გააჩნიათ დაბალი ორთქლის წნევა და ტოქსიკურობა და ხშირად მზადდება ბუნებრივი ნაერთებისგან, ისინი დამზოგავი, უფრო ეკოლოგიურად სუფთა გამხსნელის ალტერნატივაა. ცნობილია, რომ ულტრაბგერითი და ღრმა ევტექტიკური გამხსნელები ერთად მუშაობენ სინერგიულად და ამიტომ გამოიყენება ქიმიური სინთეზისთვის, ასევე ულტრაბგერითი ექსტრაქციისთვის. ღრმა ევტექტიკური გამხსნელების გამოყენება სასარგებლოა ულტრაბგერითი დაწინაურებული დილს-ალდერის რეაქციებშიც. მაგალითად, სონიკა გამოიყენება დილს-ალდერის რეაქციის გასაძლიერებლად N-ეთილმალეიმიდის, როგორც დიენოფილის გამოყენებით, ცვლის დიენის ბუნებას ღრმა ევტექტიკურ გამხსნელებში (DES) როგორც ჩვეულებრივი გათბობის, ასევე ულტრაბგერითი აქტივაციის პირობებში.
ულტრაბგერითი აქტივაციის გამოყენება ღრმა ევტექტიკურ გამხსნელებთან ერთად სასარგებლო აღმოჩნდა კარგი მოსავლიანობის უზრუნველყოფის მკვეთრად შემცირებული რეაქციის დროს.
ულტრაბგერითი გაუმჯობესებული Diels- Alder რეაქცია.
სქემა ადაპტირებულია Marullo et al., 2020 წ
Diels- Alder-ის რეაქციის ზოგადი პროცედურა DES და Sonication გამოყენებით
ულტრაბგერითი დაწინაურებული Diels- Alder რეაქციები განხორციელდა რეაქციის ჭურჭელში ულტრაბგერითი ზონდის (სონოტროდი / რქის) ჩასმით. ულტრაბგერითი ზონდის გამოყენებით 0,5 სმ დიამეტრის წვერით, ნომინალური გამომავალი სიმძლავრე იყო 70 ვტ. რეაქციები განხორციელდა 40°C-ზე ხმოვანი გამოსხივების იმპულსური რეჟიმის გამოყენებით 5 წმ ჩართვა და 20 წამი გამორთვის ციკლებით. ულტრაბგერითი გაძლიერებული Diels- Alder რეაქცია კარგ მოსავალს აძლევდა ბევრად უფრო მოკლე დროში, ვიდრე ჩუმ პირობებში (70 წთ და 24 სთ სონოქიმიური და ჩუმი რეაქციებისთვის, შესაბამისად).
სონოქიმიურად გაძლიერებული დილს-ალდერის რეაქციის ენერგოეფექტურობის შესაფასებლად, შედარებულია ენერგიის მოხმარება ჩუმად და ულტრაბგერითი პროვოცირებული დილს-ალდერის რეაქციისთვის. გამოთვლებმა მისცა მოხმარება 35,094 კჯ/გ მდუმარე რეაქციისთვის და 28,4 კჯ/გ ულტრაბგერითი დამხმარე რეაქციისთვის (ულტრაბგერითი რქა გამომავალი სიმძლავრით 70 ვტ წმინდა ენერგია), შესაბამისად. ეს იწვევს ენერგიის 99%-ს დაზოგვას დილს-ალდერის რეაქციისთვის სონოქიმიურად გამოწვეული რეაქციისთვის. ყველა ეს დაკვირვება მტკიცედ ვარაუდობს, რომ ღრმა ევტექტიკური გამხსნელების (DES) და ულტრაბგერითი დასხივების ერთობლივი გამოყენება ეფექტური და ენერგიის დაზოგვის მეთოდოლოგიაა მნიშვნელოვანი სინთეზური პროცესებისთვის, როგორიცაა Diels-Alder რეაქცია. (Marullo et al., 2020)
სხვადასხვა ღრმა ევტექტიკური გამხსნელების ეფექტი გაჟონვასთან ერთად
საუკეთესო შედეგები ულტრაბგერითი პროვოცირებული დილს-ალდერის რეაქციისთვის იყო მიღწეული, როდესაც გამხსნელად გამოიყენება ღრმა ევტექტიკური გამხსნელები [ChCl]:[Fru] და [TBACl]:[EG]. [ChCl]:[Fru] და [TBACl]:[EG]-ის, როგორც გამხსნელების გამოყენებით იწვევდა რეაქციის დროის მნიშვნელოვან შემცირებას, ასევე მოსავლიანობის მნიშვნელოვან გაუმჯობესებას ([TBACl]:[EG] 73% და 87% და [ChCl ]:[Fru] 23 და 75% ჩუმად და სონოქიმიურ პირობებში, შესაბამისად).
ზოგიერთ შემთხვევაში, კერძოდ, როდესაც [TBPCl]:[EG], [ChCl]:[Gly] და [AcChCl]:[EG] გამოიყენება გამხსნელად, გამოსავლიანობა შედარებულია ჩუმ პირობებში მიღებულთან, მაგრამ მაჩვენებელი ქიმიური პროცესი ჯერ კიდევ მკვეთრად გაუმჯობესებულია სონიკაციით.
Sonication ძალიან კარგად მუშაობს დაბალი ორთქლის წნევასთან და ბლანტი გამხსნელებთან, როგორიცაა იონური სითხეები (IL), რადგან ეს პირობები ხელს უწყობს უფრო ძლიერი კავიტაციის ეფექტების წარმოქმნას. ვინაიდან ღრმა ევტექტიკურ გამხსნელებს აქვთ იონური სითხეების მსგავსი ფიზიკური თვისებები, ისინი შეიძლება გამოყენებულ იქნას ულტრაბგერითთან ერთად. ღრმა ევტექტიკური გამხსნელების (DES) და სონიკაციის ერთობლივი ურთიერთქმედება მნიშვნელოვნად ამცირებს დილს-ალდერის რეაქციის ენერგეტიკულ მოთხოვნას. შეიძლება შეინიშნოს რეაქციის დროის მნიშვნელოვანი შემცირება 24 სთ-დან 70 წთ-მდე, ხოლო ძალიან კარგი მოსავლიანობა. რაც შეეხება პროცესის ეფექტურობას, ეს ნიშნავს, რომ ღრმა ევტექტიკური გამხსნელების (DES) და ულტრაბგერითი გამოყენების კომბინირებული გამოყენება საშუალებას იძლევა დამუშავდეს მასალების რაოდენობა 10-ჯერ მეტი, ვიდრე ჩუმ პირობებში. (Marullo et al., 2020)
Oxabicyclic ალკენების ულტრაბგერითი Diels- Alder რეაქცია
Wei-მ და კოლეგებმა (2004) აჩვენეს, რომ ულტრაბგერითი დამუშავება ხელს უწყობს ჩანაცვლებული ფურანების დილს-ალდერის რეაქციას რეაქტიული დიენოფილებით, როგორიცაა დიმეთილაცეტილენდიკარბოქსილატი (DMAD) და დიმეთილ მალეატი, რაც იძლევა ფუნქციონალიზებულ ოქსაბიციკლურ ალკენებს კარგი მოსავლიანობით. ულტრაბგერითი პროვოცირებული რეაქცია რეგიოსპეციფიკური ფურანო Diels-Alder-ის ციკლოდამატებით 2-ვინილის ფურანებით DMAD-ით უზრუნველყოფილი ფუნქციონალიზებული ოქსაბიციკლური ალკენებით კარგი მოსავლიანობით.
Sonochemically გაუმჯობესებული Cycloaddition რეაქციები
ბრავომ და კოლეგებმა (2006) აღწერეს სონოქიმიური ციკლოდანამატების სერია, რომელიც მოიცავს ციკლოპენტადიენს ან 1,3-ციკლოჰექსადიენს კარბონილის დიენოფილებთან იმიდაზოლიუმზე დაფუძნებულ იონურ სითხეში, როგორც რეაქციის საშუალება. მათ აჩვენეს, რომ ულტრაბგერითი მოქმედება ეფექტურად აუმჯობესებს ამ ციკლომატების რეაქციებს, რაც იწვევს უფრო მაღალ მოსავლიანობას და/ან შემცირებულ რეაქციის დროს შესაბამის ჩუმ რეაქციებთან შედარებით. მაგალითად, მარტივი α, β- უჯერი დიენოფილებისთვის, როგორიცაა მეთილის ვინილ კეტონი ან აკროლეინი, აშკარაა ულტრაბგერითი აქტივაციის ეფექტი. მაგალითად, მეთილის ვინილის კეტონი იძლევა 89%-იან გამოსავლიანობას 1 სთ-ის განმავლობაში რბილი ჟღერადობით, ხოლო ჩუმი რეაქცია იძლევა მხოლოდ 52%-ს იმავე რეაქციის დროს.
ულტრაბგერითი აპარატები ნებისმიერი ზომის Sonochemically Promoted Diels- Alder-ის რეაქციებისთვის
Hielscher Ultrasonics შეიმუშავებს, აწარმოებს და ავრცელებს მაღალი ხარისხის ულტრაბგერითი ზონდის ტიპის ჰომოგენიზატორებს და სონოქიმიურ აღჭურვილობას ქიმიურ სისტემებში ინტეგრირებისთვის, როგორიცაა სინთეზი და კატალიზური რეაქციები. Hielscher ულტრაბგერითები გამოიყენება მთელ მსოფლიოში, როგორც საიმედო ინსტრუმენტი ქიმიური რეაქციების ხელშეწყობის, გაძლიერების, დაჩქარებისა და გასაუმჯობესებლად.
Hielscher Ultrasonics’ ულტრაბგერითი პროცესორები ხელმისაწვდომია ნებისმიერი ზომით, მცირე ლაბორატორიული მოწყობილობებიდან მსხვილ სამრეწველო პროცესორებამდე, სურათების და ნაკადის ქიმიის აპლიკაციებისთვის. ულტრაბგერითი ამპლიტუდის ზუსტი რეგულირება – ყველაზე მნიშვნელოვანი პარამეტრი სონოქიმიური გამოყენებისთვის – საშუალებას იძლევა იმუშაოს Hielscher ულტრაბგერითები დაბალ ან ძალიან მაღალ ამპლიტუდაზე და დაარეგულიროს ამპლიტუდა ზუსტად კონკრეტული ქიმიური რეაქციის სისტემის ულტრაბგერითი პროცესის საჭირო პირობებთან.
Hielscher-ის ულტრაბგერითი გენერატორი აღჭურვილია ჭკვიანი პროგრამული უზრუნველყოფით მონაცემთა ავტომატური პროტოკოლით. დამუშავების ყველა მნიშვნელოვანი პარამეტრი, როგორიცაა ულტრაბგერითი ენერგია, ტემპერატურა, წნევა და დრო, ავტომატურად ინახება ჩაშენებულ SD ბარათზე, როგორც კი მოწყობილობა ჩართულია.
პროცესის მონიტორინგი და მონაცემთა ჩაწერა მნიშვნელოვანია პროცესის უწყვეტი სტანდარტიზაციისა და პროდუქტის ხარისხისთვის. ავტომატურად ჩაწერილი პროცესის მონაცემებზე წვდომით, თქვენ შეგიძლიათ გადახედოთ წინა ხმოვან გაშვებებს და შეაფასოთ შედეგი.
კიდევ ერთი მოსახერხებელი ფუნქცია არის ჩვენი ციფრული ულტრაბგერითი სისტემების ბრაუზერის დისტანციური მართვა. ბრაუზერის დისტანციური მართვის საშუალებით შეგიძლიათ დაიწყოთ, შეაჩეროთ, დაარეგულიროთ და აკონტროლოთ თქვენი ულტრაბგერითი პროცესორი დისტანციურად ნებისმიერი ადგილიდან.
დაგვიკავშირდით ახლა, რომ გაიგოთ მეტი ჩვენი მაღალი ეფექტურობის ულტრაბგერითი ჰომოგენიზატორების შესახებ, რომლებსაც შეუძლიათ გააუმჯობესონ თქვენი ორგანული სინთეზის რეაქცია, როგორიცაა Diels-Alder რეაქციები, Mannich რეაქციები ან მაიკლის დამატება მრავალი სხვადან!
ქვემოთ მოყვანილი ცხრილი გვიჩვენებს ჩვენი ულტრაბგერითი აპარატების სავარაუდო დამუშავების შესაძლებლობებს:
| სურათების მოცულობა | Დინების სიჩქარე | რეკომენდებული მოწყობილობები |
|---|---|---|
| 1-დან 500 მლ-მდე | 10-დან 200 მლ/წთ-მდე | UP100H |
| 10-დან 2000 მლ-მდე | 20-დან 400 მლ/წთ-მდე | UP200Ht, UP400 ქ |
| 0.1-დან 20ლ-მდე | 0.2-დან 4ლ/წთ-მდე | UIP2000hdT |
| 10-დან 100 ლ-მდე | 2-დან 10ლ/წთ-მდე | UIP4000hdT |
| na | 10-დან 100ლ/წთ-მდე | UIP16000 |
| na | უფრო დიდი | კასეტური UIP16000 |
Დაგვიკავშირდით! / Გვკითხე ჩვენ!
Hielscher Ultrasonics აწარმოებს მაღალი ხარისხის ულტრაბგერითი ჰომოგენიზატორების შერევას აპლიკაციების, დისპერსიის, ემულსიფიკაციისა და ექსტრაქციისთვის ლაბორატორიულ, საპილოტე და სამრეწველო მასშტაბებზე.
ლიტერატურა / ლიტერატურა
- Salvatore Marullo, Alessandro Meli, Francesca D’Anna (2020): A Joint Action of Deep Eutectic Solvents and Ultrasound to Promote Diels-Alder Reaction in a Sustainable Way. ACS Sustainable Chem. Eng. 8, 2020. 4889-4899.
- Wei K, Gao H, Li WZ. (2004): Facile Synthesis of Oxabicyclic Alkenes by Ultrasonication-Promoted Diels-Alder Cycloaddition of Furano Dienes. Journal of Organic Chemistry 69(17), 2004. 5763-5765.
- 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.
- 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.
- Suslick, Kenneth S.; Didenko, Yuri ; Fang, Ming M.; Hyeon, Taeghwan; Kolbeck, Kenneth J.; McNamara, William B.; Mdleleni, Millan M.; Wong, Mike (1999): Acoustic cavitation and its chemical consequences. In: Philosophical Transactions of the Royal Society A: Mathematical, Physical and Engineering Sciences Vol. 357, No. 1751, 1999. 335-353.
ფაქტები, რომელთა ცოდნაც ღირს
Hielscher Ultrasonics აწარმოებს მაღალი ხარისხის ულტრაბგერითი ჰომოგენიზატორებისგან ლაბორატორია რომ სამრეწველო ზომა.