Ultraschall gefördert Michael Additioun Reaktioun

Asymmetresch Michael Reaktiounen sinn eng Zort organokatalytesch Reaktiounen, déi staark vun der Sonikatioun profitéiere kënnen. D'Michael Reaktioun oder Michael Additioun gëtt vill fir chemesch Synthesen benotzt, wou Kuelestoff-Kuelestoffbindunge ënner mëlle Bedéngungen geformt ginn. Ultrasonication a seng sonochemesch Effekter sinn héich effizient fir de Michael Reaktiounen ze féieren an ze förderen, déi zu méi héije Rendementer resultéieren, wesentlech reduzéiert Reaktiounszäit a gläichzäiteg zu der ëmweltfrëndlecher grénger Chimie bäidroen.

Sonochemistry an de Michael Additioun

Sonochemistry ass gutt etabléiert fir seng beneficiell Effekter op chemesch Reaktiounen – dacks zu méi héije Rendementer, beschleunegt Reaktiounsgeschwindegkeet, mëller, ëmweltfrëndlech Konditiounen souwéi spueren an einfach Operatioun. Dëst bedeit datt Sonochemie eng effizient an onschëlleg Method ass fir synthetesch a katalytesch chemesch Reaktiounen ze aktivéieren, ze förderen an ze féieren. De Mechanismus vun der Ultraschallveraarbechtung an der Sonochemie baséiert op dem Phänomen vun der akustescher Kavitatioun, déi eenzegaarteg Konditioune vu ganz héijen Drock an Temperaturen duerch de gewaltsamen Zesummebroch vu Blasen an engem flëssege Medium induzéiert. D'Effekter vun der Ultraschall oder akustescher Kavitatioun initiéieren Reaktiounen duerch d'Aféierung vun héijer Energie, verbesseren d'Masstransfer, doduerch chemesch Transformatiounen erliichtert.
D'Michael Reaktioun oder Michael Additioun ass déi nukleophil Additioun vun engem Carbanion oder engem aneren Nukleophil zu enger α,β-onsaturéierter Carbonylverbindung déi eng Elektronen zréckzéiende Grupp enthält. D'Michael Reaktioun ass an déi gréisser Klass vu konjugéierten Ergänzunge gruppéiert. Geschätzt als eng vun den nëtzlechsten Methoden fir d'mild Bildung vu Kuelestoff-Kuelestoffbindungen, gëtt de Michael Additioun wäit benotzt fir d'organesch Synthese vu ville Substanzen. Vill asymmetresch Varianten vun der Michael Additioun existéieren, déi eng Zort organokatalytesch Reaktiounen sinn.

Sonocatalysis a Basis Clay Katalyséiert Michael Additioun vun Imidazol

Martin-Aranda et al. (2002) huet de Virdeel vun der Ultraschall a seng sonochemesch Effekter geholl fir eng nei Syntheseroute vun N-substituéierten Imidazol Derivate 21 duerch d'Michael Additioun vun Imidazol zu Ethylacrylat katalyséiert duerch Basis Lehm, nämlech Li + a Cs + Montmorilloniten, z'entwéckelen. Mat Hëllef vun Ultraschallaktivéierung gouf Imidazol mat Ethylacrylat kondenséiert mat den zwee Basislehmen – Li+ an Cs+ Montmorilloniten. Alkalesch Lehm wéi Li+ a Cs+ Montmorilloniten sinn aktiv a ganz selektiv Katalysatoren ënner Sonikatioun, doduerch positiv Auswierkungen op de Michael Additioun vun Imidazol zu Ethylacrylat. Sonochemesch gefördert Katalyse fördert a verbessert d'Bildung vun N-substituéierten Imidazol-Derivate am Verglach mat aner konventionell thermesch Heizreaktiounen. D'Konversioun erhéicht mat der Basis vu Lehm an der Zäit fir Ultraschall. D'Ausbezuelung war méi héich wann Cs+ Montmorilloniten am Verglach zum Li+ benotzt goufen, wat wéinst der méi héijer Basisitéit erkläert ka ginn. (Kuckt d'Reaktiounsschema hei ënnen)

Sonokatalytesch Reaktioun: Michael Additioun vun Imidazol zu Ethylacrylat
(Schema adaptéiert vu Mohapatra et al, 2018.)

Eng aner Ultraschall-assistéiert Michael Additioun ass d'Silika Schwefelsäure gefördert Katalyse vun Indol. Li et al. (2006) reagéiert Silica Schwefelsäure an α,β-onsaturéierte Ketonen ënner Ultraschall fir d'β-Indolylketone Erléisse vu 50-85% bei Raumtemperatur ze kréien.

Léisungsmëttelfräi a Katalysatorfräi Aza-Michael Reaktiounen

D'konjugéiert Zousatz vun Aminen zu konjugéierten Alkenen – bekannt als Aza-Michael Reaktioun – ass e chemesche Schlëssel Schrëtt fir d'Synthese vu verschiddene komplexe natierleche Produkter, Antibiotike, A-Aminoalkoholen a chiral Hëllefsmëttel. Ultrasonication ass fäeg gewise ginn, sou eng Aza-Michael Additiounsreaktioun an engem Léisungsmëttelfräien a Katalysatorfräien Ëmfeld ze förderen.

Déi Ultraschall-induzéiert Aza-Michael Reaktioun am Waasser gouf mat verschiddenen Aminen an onsaturéierte Ketonen, onsaturéiertem Nitril an onsaturéierten Ester getest. Déi sonochemesch gefördert Reaktioun huet héich Ausbezuelen an enger schneller an einfacher Prozedur ginn.
Etude an Dësch: © Bandyopadhyay et al., 2012

Eng liicht Michael Additioun vu ferrocenylenones mat aliphatic amines kann an engem sonochemically gefördert Reaktioun ouni de Gebrauch vun Léisungsmëttelbad a Katalysatoren bei Raumtemperatur lafen. Dës sonochemesch Michael Zousatz kann 1-Ferrocenyl-3-Aminokarbonylverbindunge leeschten an engem schnelle Prozess deen héich Ausbezuelen gëtt, wat och effizient ass an der Aza-Michael Reaktioun vun aneren α,β-onsaturéierte Carbonylverbindungen wéi Chalcon, Carboxylester etc. Dës sonochemesch Reaktioun ass net nëmme ganz einfach an einfach ze handhaben, et ass och e séieren, ëmweltfrëndlechen a preiswerte Prozess, déi Attributer vun der grénger Chimie sinn. (Yang et al., 2005)
D'Fuerschungsgrupp vu Banik entwéckelt en aneren einfachen, einfachen, séieren, wässerleche vermëttelte Katalysator-gratis Protokoll fir d'Aza-Michael Additiounsreaktioun vu verschiddenen Aminen op α,β-onsaturéiert Carbonylverbindungen, déi Ultraschall applizéieren. Déi sonochemesch-induzéiert Zousatz vu verschiddenen Aminen zu α,β-onsaturéierte Ketone, Ester an Nitrile gouf ganz effizient am Waasser wéi och ënner Léisungsmëttelfräi Bedéngungen duerchgefouert. Kee Katalysatoren oder zolidd Ënnerstëtzer goufen an dëser Method benotzt. Bemierkenswäert Verbesserung vun der Reaktiounsrate gouf am Waasser ënner Ultraschall-induzéierter Method observéiert. Dës ëmweltfrëndlech Prozedur huet eng propper Formatioun vun de Produkter mat verstäerkter Selektivitéit geliwwert. (Bandyopadhyay et al., 2012)

Effekter vu Léisungsmëttel a sonochemesch Behandlung op Aza-Michael Reaktioun vu Piperidin (1 ml) a Methylacrylat (1 ml) an 1 ml Léisungsmëttel.
Etude an Dësch: © Bandyopadhyay et al., 2012

Ultrasonic Probes a Reaktoren fir Sonochemesch Reaktiounen

Déi raffinéiert Hardware a Smart Software vun Hielscher Ultraschaller sinn entwéckelt fir zouverlässeg sonochemesch Veraarbechtung ze garantéieren, zB organesch Synthese a Katalysereaktiounen mat reproduzéierbaren Resultater an op userfrëndlech Manéier auszeféieren.
Hielscher Ultrasonics Systemer ginn weltwäit fir sonochemesch Prozesser benotzt, dorënner organesch synthetesch Reaktiounen wéi d'Michael Ergänzunge, Mannich Reaktioun, Diels-Alder Reaktioun a vill aner Kupplungsreaktiounen. Bewisen als zouverlässeg fir d'Synthese vun héich Ausbezuele vu qualitativ héichwäerteg chemesche Produkter, Hielscher Ultraschaller ginn net nëmmen an Laboratoiren, awer och an der industrieller Produktioun benotzt. Wéinst hirer Robustheet a gerénger Ënnerhalt sinn eis Ultraschaller allgemeng fir schwéier Pflicht Uwendungen an an usprochsvollen Ëmfeld installéiert.
Hielscher Ultraschallprozessoren fir sonochemesch Synthesen, Katalysatoren, Kristalliséierung an aner Reaktiounen si scho weltwäit op kommerziell Skala installéiert. Kontaktéiert eis elo fir Äre sonochemesche Fabrikatiounsprozess ze diskutéieren! Eis gutt erfuerene Mataarbechter wäerte frou sinn méi Informatioun iwwer de sonochemesche Synthesewee, Ultraschallsystemer a Präisser ze deelen!

D'Tabell hei drënner gëtt Iech eng Indikatioun vun der geschätzter Veraarbechtungskapazitéit vun eisen Ultraschaller:

Literatur / Referenzen