Sonochemesch verbessert Diels-Alder Reaktiounen

Diels-Alder Reaktioune gi wäit benotzt fir chemesch Synthese, wou atomesch Kuelestoff-Kuelestoffverbindunge musse geformt ginn. Ultrasonikatioun a seng sonochemesch Effekter sinn héich effizient beim Fuere a förderen Diels-Alder Reaktiounen, déi zu méi héije Rendement resultéieren, wesentlech reduzéiert Reaktiounszäit a gläichzäiteg en Deel vun der ëmweltfrëndlecher grénger Chemie sinn.

Sonochemesch verbessert Diels-Alder Reaktioun fir Gréng Chimie

D'Diels-Alder Reaktiounen si chemesch Reaktiounen, an deenen Obligatiounen tëscht Kuelestoffatomer geformt ginn. D'Diels-Alder Reaktioun ass klasséiert als eng thermesch erlaabt [4+2] Cycloadditioun [_π4_S + _π2_S]. Zënter Ultraschall assistéiert organesch Synthese ass eng gréng an effizient synthetesch Streck, déi d'Reaktiounsquote, d'Ausbezuelen an d'Selektivitéit vun de Reaktiounen erhéicht, ass d'Sonikatioun eng einfach an zouverléisseg Technik déi wäit an Laboratoiren an an der industrieller Produktioun benotzt gëtt. Dacks erliichtert déi sonochemesch gefördert Wee d'organesch Transformatioun bei Ëmfeldbedéngungen, déi soss drastesch Bedéngungen vun Temperatur an Drock erfuerderen, wat hëlleft Energiekäschten ze spueren an d'chemesch Synthese an eng Spuerprozedur ze maachen.

Ultraschall Diels-Alder Reaktioun mat Deep Eutectic Solvents

Deep eutektesch Léisungsmëttel (DES) si Léisunge vu Lewis oder Brønsted Säuren a Basen déi eng eutektesch Mëschung bilden. Well déif eutektesch Léisungsmëttel net brennbar sinn, nidderegen Dampdrock an Toxizitéit besëtzen, an dacks aus natierleche Verbindunge gemaach gi sinn, si si eng spueren, méi ëmweltfrëndlech Léisungsmëttelalternativ. Ultrasonikatioun an déiwe eutektesch Léisungsmëttele si bekannt fir synergistesch zesummen ze schaffen a ginn dofir benotzt fir chemesch Synthese souwéi bei Ultrascherextraktioun. D'Benotzung vun déif eutektesche Léisungsmëttel ass och gutt an ultrasonesch geförderten Diels-Alder Reaktiounen. Zum Beispill gëtt d'Sonikatioun benotzt fir d'Diels-Alder Reaktioun ze promoten mat N-Ethylmaleimid als Dienophil, ännert d'Natur vum Dien an déiwe eutektesche Léisungsmëttel (DES) ënner béid konventionell Heizung an Ultraschallaktivéierung.
D'Benotzung vun Ultraschallaktivéierung a Kombinatioun mat déif eutektesche Léisungsmëttel huet sech bewisen datt et gutt Ausbezuelen an drastesch reduzéierter Reaktiounszäit ubitt.

Ultraschall verbessert Diels -Alder Reaktioun.
Schema adaptéiert vum Marullo et al., 2020

Allgemeng Prozedur fir Diels-Alder Reaktioun mat DES a Sonication

Ultraschall-gefördert Diels-Alder Reaktioune goufen duerch d'Installatioun vun der Ultraschallsonde (Sonotrode / Horn) an d'Reaktiounsbehälter duerchgefouert. Mat enger Ultraschallsonde mat engem Spëtz vun 0,5 cm Duerchmiesser war déi nominell Ausgangsleeschtung 70 W. Reaktioune goufen op 40 ° C duerchgefouert mat der Sonication Inpulsmodus mat 5 sec ON an 20 sec OFF Zyklen. Déi ultrasonesch verstäerkt Diels-Alder Reaktioun huet gutt Ausbezuelen a vill méi kuerzer Zäit wéi ënner rouege Bedéngungen (70 min a 24 h fir sonochemesch a roueg Reaktiounen, respektiv).
Fir d'Energieeffizienz vun der sonochemesch verstäerkten Diels-Alder Reaktioun ze bewäerten, goufen den Energieverbrauch fir déi roueg an déi ultrasonesch gefördert Diels-Alder Reaktioun verglach. D'Berechnunge ginn e Verbrauch vun 35.094 kJ/g fir déi roueg Reaktioun an 28.4 kJ/g fir ultrasonesch assistéiert Reaktioun (Ultraschallhorn mat enger Ausgangsleeschtung vun 70 W Nettoenergie) bzw. Dëst resultéiert an engem 99% vun Energie gespuert fir déi sonochemesch ugedriwwe Diels-Alder Reaktioun. All dës Beobachtungen suggeréieren staark datt d'kombinéiert Notzung vun déif eutektesche Léisungsmëttelen (DES) an Ultraschallbestralung eng effizient an energiespuerend Methodik ass fir wichteg synthetesch Prozesser wéi Diels-Alder Reaktioun. (Marullo et al., 2020)

Den Effekt vu verschiddene Deep Eutectic Solvents a Kombinatioun mat Sonication

Bescht Resultater fir ultrasonesch gefördert Diels-Alder Reaktioun goufen erreecht, wann déi déif eutektesch Léisungsmëttel [ChCl]: [Fru] an [TBACl]: [EG] als Léisungsmëttel benotzt ginn. Benotzt [ChCl]: [Fru] an [TBACl]: [EG] als Léisungsmëttel hunn bedeitend Reduktiounen an der Reaktiounszäit souwéi bedeitend Verbesserunge vun der Ausbezuele geliwwert (fir [TBACl]: [EG] 73% an 87%, a fir [ChCl ]: [Fru] 23 a 75% ënner rouege a sonochemesche Bedéngungen, respektiv).
An e puer Fäll, nämlech wann [TBPCl]: [EG], [ChCl]: [Gly], an [AcChCl]: [EG] als Léisungsmëttel benotzt ginn, sinn d'Ausbezuelen vergläichbar mat deenen, déi ënner rouege Bedéngungen kritt goufen, awer den Taux vun de chemesche Prozess gëtt ëmmer nach drastesch verbessert duerch Sonikatioun.
Sonication funktionnéiert ganz gutt mat nidderegen Dampdrock a viskosem Léisungsmëttel wéi ionesche Flëssegkeeten (ILs) well dës Bedéngungen d'Generatioun vu méi inetnse Kavitatiounseffekter erliichteren. Well déif eutektesch Léisungsmëttel ähnlech physikalesch Eegeschaften hunn wéi ionesch Flëssegkeeten, kënne se passend a Verbindung mat Ultraschall benotzt ginn. De kombinéierten Interspill vun déif eutektesche Léisungsmëttelen (DES) a Sonikatioun reduzéiert däitlech déi energesch Nofro vun der Diels-Alder Reaktioun. Signifikante Reduktiounen an der Reaktiounszäit vu 24 Stonnen op 70 Minutten kënne beobachtet ginn wärend se ganz gutt Ausbezuele kréien. Wat d'Veraarbechtungseffizienz ugeet, heescht dat datt d'kombinéiert Notzung vun déif eutektesche Léisungsmëttel (DES) an Ultraschall erlaabt eng Quantitéit u Material ze veraarbecht 10 Mol méi héich wéi ënner rouege Bedéngungen. (Marullo et al., 2020)

Ultraschall Diels-Alder Reaktioun vun Oxabicyklesche Alkenen

Wei a Kollegen (2004) hu gewisen datt Ultraschall d'Diels -Alder Reaktioun vun substituéierte Furanen mat reaktiven Dienophilen wéi Dimethylacetylendicarboxylat (DMAD) an Dimethyl Maleat gefördert huet funktionaliséiert oxabicyklesch Alkenen a gudden Ausbezuelen. Déi ultrasonesch gefördert Reaktioun vu regiospezifesche Furano Diels-Alder Cycloaddition vun 2-vinylesche Furanen mat DMAD aménagéierten funktionaliséierten oxabicyklesche Alkenen a gudder Ausbezuelung.

Sonochemesch verbessert Cycloaddition Reaktiounen

Bravo a Kollegen (2006) hunn eng Serie vu sonochemesche Cycloadditions beschriwwen, déi entweder Cyclopentadien oder 1,3-Cyclohexadien mat Carbonyl Dienophilen an enger imidazolium-baséiert ionescher Flëssegkeet als Reaktiounsmedium involvéiert hunn. Si hunn bewisen datt d'Ultraschall dës Cycloaddition Reaktiounen effektiv verbessert wat zu méi héije Ausbezuelen an/oder reduzéierten Reaktiounszäit resultéiert am Verglach mat de korrespondéierte rouege Reaktiounen. Zum Beispill, fir einfach α, β- ongesättigte Dienophile wéi Methylvinylketon oder Acrolein sinn d'Effekter vun der Ultraschallaktivéierung offensichtlech. Zum Beispill gëtt Methylvinylketon zu 89% Ausbezuelung bannent 1 h vu mëller Sonikatioun, wärend déi roueg Reaktioun nëmmen 52% bannent der selwechter Reaktiounszäit geliwwert huet.

Ultraschaller op all Gréisst fir sonochemesch gefördert Diels-Alder Reaktiounen

Hielscher Ultrasonics designt, fabrizéiert a verdeelt héich performant Ultraschallsonde-Typ Homogeniséierer a sonochemesch Ausrüstung fir d'Integratioun a chemesche Systemer wéi Synthese a Katalyse Reaktiounen. Hielscher Ultrasonicatoren ginn weltwäit als zouverléisseg Tool benotzt fir chemesch Reaktiounen ze promoten, ze intensivéieren, ze beschleunegen an ze verbesseren.
Hielscher Ultrasonics’ Ultraschallveraarbechter si verfügbar an all Gréisst vu klenge Labo Apparater bis grouss industrielle Prozessoren fir Batch- a Flowchemie Uwendungen. Genau Upassung vun der Ultraschallamplitude – de wichtegste Parameter fir sonochemesch Uwendungen – erlaabt Hielscher Ultraschalloperatoren op niddereg bis ganz héich Amplituden ze bedreiwen an d'Amplitude genau op déi erfuerderlech Ultraschallprozessbedéngungen vum spezifesche chemesche Reaktiounssystem ze finanzéieren.
Den Ultraschallgenerator vum Hielscher weist eng intelligent Software mat automateschen Dateprotokolléieren. All wichteg Veraarbechtungsparameter wéi Ultraschallenergie, Temperatur, Drock an Zäit ginn automatesch op eng agebaute SD-Kaart gelagert soubal den Apparat ageschalt ass.
Prozessiwwerwaachung an Datenopname si wichteg fir kontinuéierlech Prozessstandardiséierung a Produktqualitéit. Wann Dir op déi automatesch opgeholl Prozessdaten zougräift, kënnt Dir déi viregt Sonikatiounslaf revidéieren an d'Resultat evaluéieren.
Eng aner userfrëndlech Feature ass d'Browser Fernsteierung vun eisen digitalen Ultraschallsystemer. Iwwer Remote Browser Kontroll kënnt Dir Ären Ultraschallprozessor vun iwwerall starten, stoppen, upassen an iwwerwaachen.
Kontaktéiert eis elo fir méi iwwer eis héich performant Ultraschallhomogeniséierer ze léieren kann Är organesch Synthesereaktioun verbesseren wéi Diels-Alder Reaktiounen, Mannich Reaktiounen oder Michael Zousätzlech ënner villen aneren!

D'Tabellner ënnert Iech en Indikatioun vun der ongeféieren Veraarbechtkapazitéit vun eisem Ultraschall: