Ultrasoniski veicināta Maikla pievienošanas reakcija

Asimetriskas Michael reakcijas ir organo katalītisko reakciju veids, kas var gūt lielu labumu no ultraskaņas apstrādes. Michael reakcija vai Michael papildinājums tiek plaši izmantots ķīmiskām sintēzēm, kur oglekļa-oglekļa saites veidojas vieglos apstākļos. Ultrasonication un tās sonochemical efekti ir ļoti efektīvi braukšanas un michael reakciju veicināšanā, kā rezultātā palielinās raža, ievērojami samazināts reakcijas laiks un tajā pašā laikā veicinot videi draudzīgu zaļo ķīmiju.

Sonoķīmija un Maikla papildinājums

Sonoķīmija ir labi izveidota, jo tā ir labvēlīga ietekme uz ķīmiskām reakcijām – bieži vien rodas lielāka raža, paātrināta reakcijas ātrums, maigāki, videi draudzīgi apstākļi, kā arī ietaupījums un vienkārša darbība. Tas nozīmē, ka sonoķīmija ir efektīva un nekaitīga metode, lai aktivizētu, veicinātu un vadītu sintētiskās un katalītiskās ķīmiskās reakcijas. Ultraskaņas apstrādes un sonoķīmijas mehānisms ir balstīts uz akustiskās kavitācijas fenomenu, kas izraisa unikālus ļoti augsta spiediena un temperatūras apstākļus, vardarbīgi sakļaujot burbuļus šķidrā vidē. Ultraskaņas vai akustiskās kavitācijas ietekme izraisa reakcijas, ieviešot augstu enerģiju, uzlabo masas pārnesi, tādējādi veicinot ķīmiskās transformācijas.
Maikla reakcija vai Maikla papildinājums ir nukleofīla karbanjona vai cita nukleofila pievienošana α β nepiesātinātajam karbonilsavienojumam, kas satur elektronu izņemšanas grupu. Maikla reakcija ir sagrupēta lielākā konjugāta papildinājumu klasē. Maikla papildinājums, kas novērtēts kā viena no visnoderīgākajām metodēm oglekļa un oglekļa saišu vieglai veidošanai, tiek plaši izmantots kolektora vielu organiskajai sintēzei. Pastāv daudzi asimetriski Michael papildinājuma varianti, kas ir organo katalītisko reakciju veids.

Sonocatalīze un pamata māla katalizē Maikls Imidazola pievienošana

Martin-Aranda et al. (2002) izmantoja ultrasonication un tās sonochemical effects priekšrocības, lai izstrādātu jaunu N-aizvietoto imidazola atvasinājumu 21 sintēzes ceļu, Maiklam pievienojot imidazolu elakrilātam, ko katalizē pamata māli, proti, Li+ un Cs+ montmoriloniti. Izmantojot ultraskaņas aktivāciju, imidazols tika kondensēts ar etila akrilātu, izmantojot divus pamata mālus – Li+ un Cs+ montmorilonīti. Sārmainie māli, piemēram, Li+ un Cs+ montmoriloniti, ir aktīvi un ļoti selektīvi katalizatori ultraskaņā, tādējādi parādot pozitīvu ietekmi uz Mihaela imidazola pievienošanu etil akrilātam. Sonoķīmiski veicināta katalīze veicina un uzlabo N-aizvietoto imidazola atvasinājumu veidošanos, salīdzinot ar citām tradicionālajām termiskās sildīšanas reakcijām. Konversija palielinās ar mālu pamatu un laiku līdz ultrasonication. Ienesīgums bija augstāks, kad Cs+ montmoriloniti tika izmantoti salīdzinājumā ar Li+, ko varētu izskaidrot ar augstāku pamatu. (Skatīt reakcijas shēmu zemāk)

Sono katalītiskā reakcija: Michael pievienojot imidazolu etilakrilātam
(shēma, kas pielāgota no Mohapatra et al, 2018.)

Vēl viens ultraskaņas atbalstīts Michael papildinājums ir silīcija dioksīda sērskābe, kas veicina indola katalīzi. (2006) reaģēja silīcija dioksīda sērskābe un α,β nepiesātinātie ketoni ultrasonication, lai iegūtu β-indolilketonu ražu 50–85% istabas temperatūrā.

Aza-Michael reakcijas bez šķīdinātāja un katalizatora

Amīnu konjugāts konjugētajiem alkēniem – pazīstams kā aza-Michael reakcija – ir ķīmiskais galvenais solis dažādu sarežģītu dabisko produktu, antibiotiku, a-amino spirtu un čiralu palīglīdzekļu sintēzei. Ir pierādīts, ka ultrasonication spēj veicināt šādu aza-Michael pievienošanas reakciju bez šķīdinātāja un katalizatora vidē.

Ultraskaņas izraisītā aza-Michael reakcija ūdenī ir pārbaudīta ar vairākiem amīniem un nepiesātinātiem ketoniem, nepiesātināto nitrilu un nepiesātināto esteri. Sonoķīmiski veicinātā reakcija deva augstu ražu ātrā un vienkāršā procedūrā.
pētījums un tabula: © Bandyopadhyay et al., 2012

Facile Michael pievienojot ferocenylenones ar alifātiskiem amīniem var veikt sonoķīmiski veicināta reakcija, neizmantojot šķīdinātājus un katalizatorus istabas temperatūrā. Šis sonoķīmiskais Michael papildinājums var atļauties 1-ferocenila-3-amino karbonilsavienojumus ātrā procesā, kas nodrošina augstu ražu, kas ir efektīvs arī citu α, β nepiesātināto karbonilsavienojumus, piemēram, čadkonu, karboksilisko esteri utt. Šī sonoķīmiskā reakcija ir ne tikai ļoti vienkārša un viegli apstrādājama, bet arī ātrs, videi draudzīgs un lēts process, kas ir zaļās ķīmijas atribūti. (Yang et al., 2005)
Banika pētniecības grupa izstrādāja vēl vienu vienkāršu, vienkāršu, ātru, ūdens mediētu katalizatora nesaturošu protokolu vairāku amīnu aza-Michael pievienošanas reakcijai uz α,β nepiesātinātajiem karbonilsavienojumiem, kas izmanto ultrasonication. Sonoķīmiski izraisīta vairāku amīnu pievienošana α, β nepiesātinātajiem ketoniem, esteriem un nitriliem ir veikta ļoti efektīvi ūdenī, kā arī šķīdinātājus nesaturošajos apstākļos. Šajā metodē nav izmantoti katalizatori vai cietie balsti. Ievērojams reakcijas ātruma uzlabojums ir novērots ūdenī saskaņā ar ultraskaņas izraisītu metodi. Šī videi labvēlīgā procedūra ir nodrošinājusi tīru produktu veidošanos ar uzlabotu selektivitāti. (Bandyopadhyay et al., 2012)

Šķīdinātāju un sonoķīmiskās apstrādes ietekme uz piperidīna (1 ml) un metilakrilāta (1 ml) aza-Michael reakciju 1 ml šķīdinātājā.
pētījums un tabula: © Bandyopadhyay et al., 2012

Ultraskaņas zondes un reaktori sonoķīmiskām reakcijām

Hielscher ultrasonikatoru sarežģītā aparatūra un viedā programmatūra ir izstrādāta, lai garantētu uzticamu sonoķīmisko apstrādi, piemēram, veicot organisko sintēzi un katalīzes reakcijas ar reproducējamiem rezultātiem un lietotājam draudzīgā veidā.
Hielscher Ultrasonics sistēmas visā pasaulē tiek izmantotas sonoķīmiskiem procesiem, tostarp organiskām sintētiskām reakcijām, piemēram, Michael papildinājumiem, Maniha reakcijai, Diels-Alder reakcijai un daudzām citām sakabes reakcijām. Pierādīts, ka hielscher ultrasonikatori ir uzticami augstas kvalitātes ķīmisko produktu augstas ražas sintēzei, un tos izmanto ne tikai laboratorijas apstākļos, bet arī rūpnieciskajā ražošanā. Pateicoties to izturībai un zemai apkopei, mūsu ultraskaņas aparāti parasti tiek uzstādīti lieljaudas lietojumiem un prasīgā vidē.
Hielscher ultraskaņas procesori sonoķīmiskajām sintēzēm, katalizējumiem, kristalizācijai un citām reakcijām jau ir uzstādīti visā pasaulē komerciālā mērogā. Sazinieties ar mums tagad, lai apspriestu savu sonochemical ražošanas procesu! Mūsu labi pieredzējušie darbinieki labprāt dalīsies ar vairāk informācijas par sonochemical sintēzes ceļu, ultraskaņas sistēmām un cenām!

Zemāk redzamā tabula sniedz norādes par mūsu ultraskaņas aparātu aptuveno apstrādes jaudu:

Literatūra/atsauces