Sonochemesch verbessert Mannich-Reaktiounen
Mannich-Reaktioune si wichteg Reaktiounen, bei deene Kuelestoff–Kuelestoff-Bindungen entstinn an déi a Branchen ewéi der pharmazeutescher Produktioun an der Synthes vun Naturprodukter verbreet agesat ginn. Wärend déi meescht Mannich-Reaktiounen an engem eenzege Reaktiounsgefääss ganz lues oflafen, goufen déi positiv Effekter vun der Ultraschallbehandlung op Mannich-Reaktioune séier genotzt, fir d’Ausbeut an d’Reaktiounsvitess ze verbesseren an déi traditionell laang Reaktiounszäit vun de Mannich-Reaktiounen op eng kuerz Prozedur ze reduzéieren.
Sonochemie an hir Virdeeler bei Mannich-Reaktiounen
D’Mannich-Reaktioun ass eng vun de wichtegste Reaktiounen an der organescher Synthes, bei deene Kuelestoff–Kuelestoff-Bindungen entstinn, well si syntheetesch a biologesch wichteg 𝛽-Aminocarbonylverbindunge liwwert, déi wichteg Tëscheprodukter fir den Opbau vu verschiddene stéckstoffhaltegen Naturprodukter a pharmazeutesche Wierkstoffer sinn.
Ultraschall-Inline-System fir sonochemesch Reaktiounen, z. B. fir verbessert Mannich-Reaktiounen
Ultraschallbestralung an déi doduerch entstoend sonochemesch Effekter beschleunegen noweislech d’Reaktiounskinetik vu Mannich-Reaktiounen drastesch, z. B. mat enger Reduktioun vun der Reaktiounszäit ëm de Faktor 13 vun 20h op 1,5h.
D’Ultraschallbehandlung verbessert d’Mannich-Reaktioun vu Ketonen, Aldehyden an Aminen an engem eenzege Reaktiounsgefääss, déi duerch Sulfaminsäier als Katalysator katalyséiert gëtt.
Schema adaptéiert no Zeng et al., 2009
- Däitlech verkierzt Reaktiounszäit
- Méi héich Ausbeuten
- Preziss steierbar Bedéngungen
- Temperaturkontroll
- Am Chargëbetrib an inline
- Gréng Chimie
Ultraschallënnerstëtzt Mannich-Reaktioun vu 𝛽-Aminocarbonylverbindungen
Sulfaminsäier (NH2SO3H, SA) gouf als effikassen, bëllegen, net gëftegen a recycléierbare grénge Katalysator fir d’ultraschallënnerstëtzt Mannich-Reaktioun vun Aldehyde mat Ketonen an Aminen an engem eenzege Reaktiounsgefääss agesat. Dësen Ultraschallprotokoll bitt d’Virdeeler vun enger héijer Ausbeut, mëlle Bedéngungen, kenger Ëmweltverschmotzung an einfache Prozedure fir d’Opaarbechtung. Virun allem gi mat dëser Method fir d’éischt Kéier Beta-Aminocarbonylverbindunge mat ortho-substituéierten aromateschen Aminen a mat akzeptabelen bis gudden Ausbeute kritt.
Sulfaminsäier gouf als Katalysator ënnersicht, an 10 mol% Sulfaminsäier ware genuch, fir d’Reaktioun bei enger däitlech verkierzter Reaktiounszäit vun 1,5h vollstänneg bis zu enger Ausbeut vun 95% ze féieren (am Verglach zum Réiere mat héijer Vitess, dat nëmmen eng Ausbeut vun 85% a ronn 20h erreecht huet). Dat ënnersträicht déi gutt beluechten Tatsaach, datt Leeschtungsultraschall a Sonochemie organesch Reaktioune beschleunegen. Déi folgend Tabell weist déi däitlech Virdeeler vun der Ultraschallbehandlung géintiwwer dem Réiere mat héijer Vitess bei Mannich-Reaktiounen.
D’Tabell weist, datt ultraschallkatalyséiert Mannich-Reaktiounen am Verglach zum Réiere mat héijer Vitess däitlech méi séier a méi effizient sinn.
Etüd: © Zeng et al., 2009
Héichleeschtungsapparater fir sonochemesch Mannich-Reaktiounen
Sonochemesch Apparater fir d’Synthes an d’Katalys vu chemesche Produkter ewéi Aminocarbonylverbindungen an aneren Tëscheprodukter si problemlos an all Gréisst disponibel – vu kompakten Ultraschallapparater fir de Labo bis zu voll industrielle Ultraschallreakteren. Hielscher Ultrasonics entwéckelt, fabrizéiert a verkeeft Ultraschallapparater mat héijer Leeschtung. All Ultraschallsystemer ginn um Haaptsëtz zu Teltow an Däitschland fabrizéiert a vun do aus weltwäit verdeelt.
Déi raffinéiert Hardware an déi intelligent Software vun den Hielscher Ultraschallapparater sinn entwéckelt, fir en zouverlässege Betrib, reproduzéierbar Resultater an eng benotzerfrëndlech Handhabung ze garantéieren. D’Hielscher Ultraschallapparater si robust an zouverlässeg, soudatt si ënner héich usprochsvolle Bedéngungen installéiert a bedriwwe kënne ginn. D’Betribsastellunge kënnen einfach iwwer en intuitiivt Menü opgeruff a gewielt ginn, dat iwwer en digitale Faarf-Touchdisplay an eng Fernsteierung iwwer de Browser zougänglech ass. Dobäi ginn all Veraarbechtungsbedéngungen ewéi Nettoenergie, Gesamtenergie, Amplitud, Zäit, Drock an Temperatur automatesch op enger agebauter SD-Kaart opgezeechent. Dat erlaabt Iech, vireg Ultraschallbehandlungen ze iwwerpréiwen an ze vergläichen an d’Synthes an d’Funktionaliséierung vu sonochemesch verbesserte Reaktiounen ewéi der Mannich-Reaktioun, der Diels-Alder-Reaktioun oder der Michael-Additioun op déi héchst Effizienz ze optiméieren.
Systemer vun Hielscher Ultrasonics gi weltwäit fir sonochemesch Prozesser (Sonosynthes a Sonokatalys) agesat an hu sech als zouverlässeg Apparater am Chargëbetrib an am kontinuéierlechen Inline-Betrib bewäert. Industriell Ultraschallapparater vun Hielscher kënne problemlos mat héijen Amplituden am Dauerbetrib (24/7/365) schaffen. Amplitude vu bis zu 200µm kënne mat Standardsonotroden (Ultraschallsonden / Ultraschallhäerner) einfach kontinuéierlech generéiert ginn. Fir nach méi héich Amplitude si personaliséiert Ultraschallsonotroden disponibel. Wéinst hirer Robustheet an hirem geréngen Ënnerhaltsbedarf ginn eis Ultraschallapparater dacks fir Uwendunge mat héijer Belaaschtung an an usprochsvollen Ëmfelder installéiert.
Hielscher Ultraschallprozessoren fir sonochemesch Synthese si scho weltwäit am kommerzielle Moossstaf installéiert. Kontaktéiert eis elo, fir Är sonochemesch ugedriwwe Synthes iwwer d’Mannich-Reaktioun ze diskutéieren! Eis ganz erfuere Mataarbechter ginn Iech gär weider Informatiounen iwwer de sonochemesche Syntheswee, Ultraschallsystemer a Präisser!
Mam Virdeel vun der Ultraschallsynthesmethod wäert Är chemesch Produktioun am Verglach zu anere katalytesche Synthesprozesser duerch Effizienz, Einfachheet an niddreg Käschten ervirstiechen!
Déi folgend Tabell gëtt Iech eng Indikatioun vun der ongeféierer Veraarbechtungskapazitéit vun eisen Ultraschallapparater:
| Chargëvolumen | Duerchflossrate | Recommandéiert Apparater |
|---|---|---|
| 1 bis 500mL | 10 bis 200mL/min | UP100H |
| 10 bis 2000mL | 20 bis 400mL/min | UP200Ht, UP400St |
| 0,1 bis 20L | 0,2 bis 4L/min | UIP2000hdT |
| 10 bis 100L | 2 bis 10L/min | UIP4000hdT |
| net uwennbar | 10 bis 100L/min | UIP16000 |
| net uwennbar | méi héich | Verbund vun UIP16000 |
Kontaktéiert eis! / Frot eis!
Hielscher Ultrasonics fabrizéiert Héichleeschtungs-Ultraschallhomogenisateure fir Mëschuwendungen, Dispersioun, Emulgéierung an Extraktioun am Labo-, Pilot- an industrielle Moossstaf.
Literatur / Referenzen
- Zeng H., Li H., Shao H. (2009): One-pot three-component Mannich-type reactions using sulfamic acid catalyst under ultrasound irradiation. Ultrasonics Sonochemistry16(6), 2009. 758-762.
- 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.
- 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.
- Piotr Kwiatkowski, Krzysztof Dudziński, Dawid Łyżwa (2013): “Non-Classical” Activation of Organocatalytic Reaction. In: Peter I. Dalko (Ed.), Comprehensive Enantioselective Organocatalysis: Catalysts, Reactions, and Applications. John Wiley & Sons, 2013.
Wëssenswäert Fakten
Wat ass d’Mannich-Reaktioun?
D’Mannich-Reaktioun baséiert op enger Méikomponentekondensatioun vun engem net enoliséierbaren Aldehyd, engem primären oder sekundären Amin an enger enoliséierbarer Carbonylverbindung, déi aminomethyléiert Produkter liwwert. Den Iminiumderivat vum Aldehyd déngt als Akzeptor an der Mannich-Reaktioun.
D’Mannich-Reaktioun gëtt a ville Beräicher vun der organescher Chimie agesat. Well d’Mannich-Reaktioun als praktesch Reaktioun an engem eenzege Reaktiounsgefääss duerchgefouert an och als duebel Mannich-Reaktiounen ugeluecht ka ginn, gëtt dëse Reaktiounstyp fir d’Synthes vu Feinchemikalien, Spezialchemikalien, pharmazeutesche Wierkstoffer an Naturstoffer agesat (an biosyntheetesche Weeër benotzt, besonnesch fir d’Synthes vun Alkaloiden, Peptiden an Nukleotiden).
Heefeg Beispiller vu Chemikalien, déi iwwer d’Mannich-Reaktioun synthetiséiert ginn, sinn:
- Alkylaminen
- Peptiden, Nukleotiden, Antibiotiken an Alkaloiden (z. B. Tropinon)
- Agrochemikalien, ewéi Planzewuesstemsregulateuren
- Faarwen a Polymeren
- Katalysatoren
- Vernetzung vu Gewëss mat Formaldehyd
- Medikamenter a pharmazeutesch Wierkstoffer (z. B. Rolitetracyclin (d’Mannich-Produkt aus Tetracyclin a Pyrrolidin), Fluoxetin (Antidepressivum), Tramadol an Tolmetin (entzündungshemmend Medikament).
- Seef a Botzmëttel: D’Mannich-Reaktioun gëtt fir d’Synthes vun Alkylaminen agesat, woubäi netpolar Kuelewaasserstoffer a Seef oder Botzmëttel ëmgewandelt ginn. Dës entstoend Verbindunge gi fir eng Villfalt vu Botzuwendungen, Behandlunge vun Autosdreifstoffer an Epoxidbeschichtunge benotzt
- Polyetheraminen aus substituéierten Alkylethere mat verzweigte Ketten
- α,β-ongesiedegt Ketonen duerch den thermeschen Ofbau vu Mannich-Reaktiounsprodukter (z. B. Methylvinylketon aus 1-Diethylamino-butan-3-on)
Hielscher Ultrasonics fabrizéiert Héichleeschtungs-Ultraschallhomogenisateure vu Labogréisst bis industrieller Gréisst.