Hielscher Хэт авианы технологи

Ultrasonically өдөөгдсөн болон сайжруулсан флюресцент дамжуулалт

Өндөр хүчин чадлын хэт авиан нь төрөл бүрийн химийн урвалуудад оруулсан хувь нэмэрээрээ танигдсан. Энэ бол нэрлэгддэг Sonochemistry. Гомоген урвал ба ялангуяа фазын дамжуулалтын урвалууд эрчим хүчийг хэт авианы аппаратанд ашиглах боломжит талбай юм. Механик болон sonochemical эрчим хүчээс урвалжид хэрэглэж байгаа тул хариу урвалыг эхлүүлж болох бөгөөд урвалын хурдыг ихэсгэх, түүнчлэн хөрвүүлэх хурд, өндөр ургац, илүү сайн бүтээгдэхүүнийг бий болгох боломжтой. Хэт авианы шугаман өргөтгөл ба найдвартай хэт авианы хүртээмж Аж үйлдвэрийн тоног төхөөрөмжийг энэ техникийг химийн үйлдвэрлэлд ашиглах сонирхолтой шийдэл болгож байна.
Glass reactor for targeted and reliable sonication processes

Хэт авианы шилэн урсгал эс

фазын дамжуулах катализатор

Phase Transfer Catalysis (PTC) нь органик нэгдлүүдийн хувьд практик аргачлал гэж нэрлэгдэх гетерогенийн катализаторын тусгай хэлбэр юм. Фазын дамжуулагч катализаторыг ашигласнаар усан ионы реактивыг ихэсгэх боломжтой байдаг боловч энэ нь усан фазад уусдаг боловч органик үе шатанд уусдаггүй. Энэ нь PTC нь урвалж тариалах чадваргүйн улмаас холимгийн янз бүрийн үе шатанд байрлах хоёр бодисын хоорондох харилцан үйлчлэлийг саатуулах урвалын үед гетерогенитийн асуудлыг даван туулах өөр нэг шийдэл юм. (Esen et al. 2010) Фазын дамжуулах катализаторын ерөнхий давуу талууд нь бэлтгэл, туршилтын энгийн процесс, хөнгөнцагаан урвалын нөхцөл, өндөр урвалын хэмжээ, өндөр сонгомол чанарууд, мөн дервиалийн аммони зэрэг хямд, байгаль орчинд хоргүй урвалж хэрэглэх зэрэг бага хүчин чармайлтууд юм. давс, уусмалууд, том хэмжээний бэлдмэлүүдийг бэлтгэх (Ooi нар, 2007).
Шингэн-шингэн ба шингэн-хатуу урвалууд нь янз бүрийн шингэн ион ба шингэн-урвалын урвалыг эрчимжүүлж, эерэг зүйлүүдийг усан фазаас зөөвөрлөх боломжийг олгодог энгийн үе дамжуулалт (PT) катализаторыг ашиглан сонгон авав. органик фаз. Тиймээс усан фаз дахь органик урвалжуудын хэт бага уусамтгай чанартай холбоотой асуудлыг даван туулж болно. Пестицид, эмийн үйлдвэрлэлд PTC өргөн хэрэглэдэг бөгөөд бизнесийн үндсийг өөрчилсөн. (Sharma 2002)

Эрчим хүчний хэт авиан

Эрчим хүчний хэт авианы хэрэглээ нь маш нарийн бүтээгдхүүн бий болгох хэрэгсэл юм эмульс. Химийн хувьд маш нарийн хэмжээний эмульсийг химийн урвалыг сайжруулахад ашигладаг. Энэ нь хоѐр ба түүнээс дээш урвуу шингэний хоорондын харилцан үйлчлэл бүхий талбайг их хэмжээгээр томруулж, улмаар урвалын илүү сайн, илүү бүрэн гүйцэд, хурдан болдог.
Фазын дамжуулах катализаторын хувьд – бусад химийн урвалуудтай адилхан урвалыг эхлүүлэхэд хангалттай кинетик энерги шаардагдана.
Энэ нь химийн урвалын талаар янз бүрийн эерэг нөлөөтэй:

  • Ердийн кинетик энерги нь ultrasonication-аар эхэлдэг тул ерөнхийдөө тохиолддоггүй химийн урвал.
  • Химийн урвалыг хэт авианы тусламжтайгаар PTC хурдасгах боломжтой.
  • Фазын дамжуулах хурдасгагчаас зайлсхийх бүрэн арга.
  • Түүхий эдийг илүү үр дүнтэй ашиглах боломжтой.
  • Бүтээгдэхүүнийг багасгаж болно.
  • Органик бус баазтай өртөг багатай, аюултай хүчтэй баазыг солих.

Эдгээр нөлөөллүүдээр PTC нь хоѐр ба түүнээс дээш урвалд ордог урвалжуудаас органик синтез хийхэд химийн үнэлэмжийг олгодог: Фазын дамжуулах катализатор (PTC) нь химийн процессын түүхий эдийг илүү үр дүнтэй ашиглах, илүү үр ашигтай зардлыг бий болгох боломжийг олгодог. PTC-ийн химийн урвалыг сайжруулах нь хэт авиа ашиглах замаар химийн үйлдвэрлэлийг сайжруулах чухал хэрэгсэл юм.

Ultrasonic cavitation in a glass column

Шингэний хөөсрөлт

PTC-ийн урвалыг хэт их дэмжинэ

  • PEG-400 ашиглан шинэ N '- (4,6-татангагдаагүй-пиримидин-2-yl) -N- (5-aryl-2-furoyl) хэт авианы объектыг ашиглана. (Ken et al 2005)
  • PTC-ийн митрелик хүчлээс ялган авсан хэт авианы туслах синтез нь ионы шингэний агууламжийг ихэсгэж, хүрээлэн буй орчны нөхцлийн урвалын үр дүнг ихэсгэдэг. (Хуа нар, 2011)
  • Kubo et al. (2008) уусмалгүй орчин дахь фенилакстонитритын хэт авианы тусламжтай С-алкилатыг тайлагнадаг. Энэ урвалыг дэмжих хэт авианы нөлөө нь шингэний хоёр үе хоорондын интерфейсийн маш том интерфейстэй холбоотой юм. Ultrasonication нь механик хольцоос илүү хурдан урвалын хурдыг бий болгодог.
  • Диклинокарбеныг үүсгэхийн тулд магнийн карбон тетрахлоридын урвалын үед sonication нь офины дэргэд эрдэнийн-дихлоркопопропены өндөр ургац өгдөг. (Лин нар, 2003)
  • Ultrasound нь Cannizzaro-ийн урвалыг хурдасгахад хүргэдэг P-хлорбензоульфильдегидийг фазын дамжуулалтын нөхцөлд хийнэ. Гурван фазын дамжуулагч катализаторын хувьд – Бензолитриетнаммоний хлорид (TEBA), Алиат ба 18 титэм-6 - нь Polácová et al. (1996) TEBA нь хамгийн үр дүнтэй гэж үзсэн. Ferrocenecarbaldehyde болон P-dimethylaminobenzaldehyde-д ижил төстэй нөхцөлд 1.5-диариль-1,4-pentadien-3 -нь гол бүтээгдэхүүнийг өгсөн.
  • Лин-Xiao нар. (1987) нь хэт авиазалт болон PTC-ийн хослолын хослолыг хлороформоос богино хугацаанд дихророкарбеныг үр ашигтайгаар ургуулж, илүү сайн ургац, катализаторын хэмжээг багасгана.
  • Ян et al. (2012) 4-гидроксибензокоидыг ногоон, хэт авиан шинжилгээний синтезээр 4,4'-bis (харьяа худионометил) -1,1'-бифенил дихлорид (QCl2) нь катализатор юм. QCl-ийг ашиглан2, тэд хос хосолсон фаз-шилжүүлэх катализаторыг боловсруулсан. Энэхүү хатуу шингэн шингэн фазыг дамжуулах катализатор (ТТХТТ) нь хэт авианы тусламжтай багц процессоор хийгдсэн. Хүчтэй sonication, Q (Ph (OH) COO-ийн 45.2% агуулсан Q2 + нэмэгдсэн 33%2 Органик үе шатанд бензилээр бромидоор урвалд орж, ерөнхий урвалын хурдыг нэмэгдүүлсэн. Энэ урвалын хурдыг 0.106 мин-1 0.0563 мин нь sonication ямар ч үед хэт авианы цацрагийн 300W дор-1 ажиглагдсан. Үүний үр дүнд фазын дамжуулах катализатор дахь хэт авианы аппараттай хоёр үе шаттай дамжуулагч катализаторын нэгдмэл нөлөө үзүүлсэн.
The ultrasonic lab device UP200Ht provides powerful sonication in laboratories.

Зураг 1: UP200Ht нь 200 ватт хүчтэй хэт авианы нэгэн төрлийн болгодог

Ациметрийн үе шат дамжих урвалын хэт авианы сайжруулалт

А-амин хүчлүүдийн тэгш бус синтезийн практикийг бий болгохын тулд N-spiro chiral quaternary ammonium давсны урвалд орох чадварыг сайжруулж, тэдгээрийн бүтцийг хялбаршуулсан эсэх талаар судалсан Маруоко ба Ooi (2007). Хэт авианы цацраг үйлдвэрлэх гомогенжүүлэхЭнэ бол маш нарийн зүйл эмульсЭнэ нь шингэн-шингэн фаз-шилжих урвалууд дахь үлэмж хэмжээний хурдатгалыг хүргэж болох урвал явагдах интерфейсийн талбарыг ихээр нэмэгдүүлдэг. Үнэн хэрэгтээ 2 гр, метил иодид, (S, S) -фетил дэдunit (1 моль%) -ийг толуол / 50% усан KOH-д 1 г-д 0С-ийн нарийвчлалтайгаар харгалзах шүлтлэгийг 63% 88% -иар өснө; химийн ургац, энаноселлеонтив чанар нь хольцыг энгийн хутгах замаар 8 цаг (0 degC, 64%, 90% ee) хэрэглэсэн урвалтай харьцуулж болно "(Маруока нар, 2007; 4229-р хуудас)

Improved phase transfer reactions by sonication

Схем 1: Ultrasonication α-амин хүчлүүдийн симметрик синтезийн үед урвалын хурдыг нэмэгдүүлдэг [Maruoka et al. 2007]

Өөрөөр хэлбэл кетизацийн өөр урвалын хэлбэр нь Майклын урвал юм. Майкл нэмсэн диэтил n-acetyl-aminomalonate chalcone нь ultrasonication-ийн эерэг нөлөөтэй бөгөөд энэ нь гарцын 12% -ийг нэмсэн (хэт авианы дор 82% хүртэл чимээгүй хариу үйлдлийн үед авсан 72% -аас авсан). Урвалын хугацаа хэт авиангүй урвалтай харьцуулахад эрчим хүч хэт авианы дор 6 дахин хурдан байдаг. Enantiomeric илүүдэл (ee) өөрчлөгдөөгүй бөгөөд хэт авиа гарахгүйгээр болон ямар ч хариу үйлдэл хоёуланд нь 40% -иар буурсан байна. (Мирза-Агхэйн нар, 1995)
Li et al. (2003) нь хэт авианы дор богино хугацаанд өндөр ургац үүсгэх чадвартай диэтил malonate, nitromethane, cyclohexanone, ethyl acetoacetate болон ацетилацетон зэрэг янз бүрийн идэвхтэй метилыг Майклений урвалаар хүлээн зөвшөөрдөг болохыг харуулсан. цацраг идэвхт бодис. Өөр нэг судалгаагаар Li et al. (2002) KF-Al-ийн катализатор бүхий калконуудын хэт давамгайлсан туслах синтезийг харуулсан2The3.
Эдгээр PTC-ийн урвалууд нь хэт авианы цацрагаас үүсэх боломжит боломжит боломжит хувилбарууд юм.
PTC-д боломжтой нэмэлт тэжээлийн талаархи хэт авиан шинжилгээ ба үнэлгээ нь маш энгийн. Hielscher-ийн хувьд хэт авианы лабораторийн төхөөрөмж Uf200 ः т (200 ватт) болон Hielscher-ы зэрэг шилдэг системүүд UIP1000hd (1000 ватт) эхний туршилтуудыг зөвшөөрдөг. (1, 2-р зургийг үз)
Хэт авианы сайжруулсан тэгш хэмт бус Michael нэмэлт (дарж томруулна уу!)

Склалт 2: Ultrasonically туслах тэгш бус молекулд Michael диэтил N-ацетил-аминомалакатыг нэмэхэд chalcone [Török et al. 2001]

Химийн бодисын зах зээл дээр үр ашигтай үйлдвэрлэх ур чадвар

Хэт авианы үе дамжуулалтын катализатор ашиглах нь та нэг буюу хэд хэдэн төрөл бүрийн ашигтай давуу талаас ашиг олох болно:

  • өөрөөр хэлбэл боломжгүй бол урвалыг эхлүүлэх
  • ургацын өсөлт
  • Үнэтэй, усгүй, aprotic уусгагчийг хасах
  • урвалын хугацааг багасгах
  • бага урвалын температур
  • хялбаршуулсан бэлтгэл
  • шүлтийн метал глюкозид, натрийн амид, натрийн гидрид эсвэл метал натрийн оронд усан шүлтийн металлыг ашиглах
  • хямд түүхий эд, ялангуяа исэлдүүлэгчид ашиглах
  • сонгон шалгаруулалтын шилжилт
  • Бүтээгдэхүүний харьцааны өөрчлөлт (жишээлбэл: O- / C-алкилац)
  • хялбаршуулсан тусгаарлалт ба ариутгал
  • тал урвалыг дарах замаар гарцыг нэмэгдүүлэх
  • энгийн, шугаман хуваарилалт хүртэл аж үйлдвэрийн бүтээгдэхүүний түвшин хүртэл, маш өндөр нэвтрүүлэх чадвартай
UIP1000hd Bench-Top Хэт авианы нэгэн төрлийн болгогч

1000W хэт авианы процессор, урсгал эс, сав, шахуургатай тохируулах

Хими-ийн хэт авианы үр нөлөөний энгийн, эрсдэлгүй туршилт

Экзрал нь тодорхой материал, урвалын нөлөөлөлд хэрхэн нөлөөлж байгааг харахын тулд анхны техник эдийн засгийн үндэслэлийг бага хэмжээгээр хийж болно. 50-аас 400 ваттаар гарт суурилуулсан эсвэл хаалттай лабораторийн төхөөрөмж нь стакан дахь жижиг болон дунд хэмжээний дээжийг sonication хийх боломжийг олгодог. Хэрэв эхний үр дүнгүүд нь ололт амжилтыг харуулсан бол үйлдвэрлэлийн хэт авианы процессор бүхий вандан дээр дээд зэргээр боловсруулж, оновчтой болгох боломжтой. UIP1000hd (1000W, 20kHz). Hielscher-ийн хэт авианы вандан ширээний систем 500 ватт хүртэл 2000 ватт нь R-ийн хамгийн тохиромжтой төхөөрөмж юм&D ба оновчлол. Эдгээр хэт авианы систем - стакан болон шугаман sonication зориулсан – үйл явцын хамгийн чухал параметрийг бүрэн хянах боломжтой: Ашиглал, даралт, температур, Зуурамшил ба концентраци.
Параметрүүдийг зөв хянах нь таарц, шугаман хамааралтай байдал олж авсан үр дүнгийн талаар. Төрөл бүрийн тохиргоог тест хийсний дараа хамгийн сайн тохиргоо нь үйлдвэрлэлийн нөхцөлд үргэлжлүүлэн (24х / 7d) ажиллуулахад ашиглагдаж болно. Нэмэлт PC-Control (програм хангамжийн интерфэйс) нь тухайн хүнд сорилтыг бүртгэх боломжийг олгодог. Аюултай орчинд шатамхай шингэн буюу уусгагчийг sonication (ATEX, FM) UIP1000hd ATEX-сертификатын хувилбарт байгаа: UIP1000-Exd.

Химийн ultrasonication нь ерөнхий ашиг:

  • Хэрэв sonication хэрэглэж байгаа бол урвалыг хурдасгах эсвэл багасгахыг шаарддаг.
  • Ийнхүү хариу үйлдэл хийх хугацаа нь ихэвчлэн гадагшаа урсах экзотерууд байдаг тул индуктив хугацааг ихээхэн багасгадаг.
  • Хожимдол нь ихэвчлэн хэт авиагаар өдөөгддөг.
  • Нийтийн замын маршрутад ихэвчлэн шаардагдах алхмуудын тоо заримдаа багасдаг.
  • Зарим тохиолдолд хариу урвал өөр замд чиглэнэ.

Дэлгэрэнгүй мэдээллийг Холбоо барих / асуу

Таны боловсруулах шаардлагын талаар бидэнтэй ярилц. Бид таны төслийн хамгийн тохиромжтой тохиргоог, боловсруулах параметрүүдийг санал болгож болно.





Биднийг анхаарна уу Нууцлалын бодлого.


Уран зохиол / Ашигласан материал

  1. Esen, Ilker et al. (2010): Хэт авианы үр нөлөө бүхий усанд үнэрт ус альдегидийн урвалд ордог урт хугацааны гинжин хэлхээний дамжуулалтын каталистууд. Солонгосын Химийн Нийгэмлэгийн эмхэтгэл 2010 оны 31/8; хуудас 2289-2292.
  2. Хуа, Q. et al. (2011): Ионы шингэнд фармат дамжуулалтын катализатораар манделик хүчлийг хэт ихээр боловсруулсан нэгтгэсэн синтез. In: Ultrasonics Sonochemistry Vol. 18/5, 2011; хуудас 1035-1037.
  3. Ли, Ж.-Т. et al. (2003): Эфирийн цацрагийн доорхи KF / суурь хөнгөнцагаанаас үүссэн Майклын урвал. Ultrasonics Sonochemistry 10, 2003. хуудас 115-118.
  4. Лин, Хайкса ба бусад. (2003): Хэт авианы цацрагийг ашиглан нүүрстөрөгчийг тетратлорид ба магнийн урвалаас Dichlorocarbene үүсэх таатай горим. Үүнд: Молекул 8, 2003; хуудас 608 -613.
  5. Лин-Шиао, Xu нар. (1987): Диклороцебенийг хэт авианы цацрагаар болон фазын дамжуулах катализатороор үүсгэх шинэ практик арга юм. In: Acta Chimica Sinica, Vol. 5/4, 1987; х. 294-298.
  6. Кен, Шао-Ён нар. (2005): Хэт авианы цацраг ба N '-ийн био-идэвхжилийн (4-ялимгүй-пиримидин-2-yl) -н- (5-aryl-2-furoyl) thiourea деривативийн фазын дамжуулалтыг катализаторын синтез. In: Indian Chemistry Journal Vol. 44Б, 2005; 1957-1960 он.
  7. Куба, Масаки ба бусад. (2008): Хэт авианы радиографийн тусламжтайгаар Фенила лактитритрил уусгагчгүй чөлөөт C-аллилитын кинетикууд. Химийн инженер сэтгүүл Япон, Vol. 41, 2008; хуудас 1031-1036.
  8. Марука, Кэйжи нар (2007): Asymmetric Phase-Transfer Catalysis-ийн сүүлийн үеийн урьдчилгаа. Дараах:. Хим. Int. Ed., Боть. 46, Вайли-ВЧ, Weinheim, 2007; хуудас 4222-4266.
  9. Мейсон, Тимоти, бусад. (2002): Хэрэглээний sonochemistry: Химийн болон эрчим хүчний хэт авианы хэрэглээ. Wiley-VCH, Weinheim, 2002.
  10. Мирза-Агхаян, M. et al (1995): Майкрософтын рейтинг дэх хэт авианы цацрагын нөлөө. Тетраэдр: тэгш бус байдал 6/11, 1995; х. 2643-2646.
  11. Polácková, Viera et al. (1996): Флуор шилжүүлгийн нөхцөлд хэт авианы урвалын Cannizzaro урвал. In: Ultrasonics Sonochemistry Vol. 3/1, 1996; хуудас 15-17.
  12. Шарма, ММ (2002): Жижиг хэмжээний хариу үйлдэл хийх стратеги. Сонгомол инженерчлэл ба үйл явцыг эрчимжүүлэх. : Цэвэр болон хэрэглээний хими, Vol. 74/12, 2002; хх 2265-2269.
  13. Török, B. et al. (2001): Sonochemistry-ийн тэгш бус урвал. Ultrasonics Sonochemistry 8, 2001; х. 191-200.
  14. Ван, Мав-Лин нар. (2007): Хэт авиагаар 1,7-октиазены катализаторын эпидазидыг фаз-шилжүүлэхэд туслах - кинетик судалгааг явуулсан. In: Ultrasonics Sonochemistry Vol. 14/1, 2007; х 46-54.
  15. Ян, Х.-М .; Чу, W.- М. (2012): Ultrasound-Assisted Phase-Transfer Catalysis: Хатуу шингэнт системд шинэхэн хоѐр үе шатанд шилжүүлэх каталог бүхий орлуулсан бензодын ногоон нийлэгжилт. : 14-р үйл явцр Ази Номхон Далайн орнуудын Химийн инженерийн конгресс ХХК APCChE 2012.


Баримтууд үнэ мэдэх

Хэт авианы эд нэгэн төрлийн гомогенкатор нь ихэвчлэн шалгалт тохируулгын sonicator, sonic lyser, хэт авианы таслуур, хэт авианы бутлуур, соно-ruptor, sonifier, sonic dismembrator, эсийн тасалдал, хэт авианы шахуурга эсвэл уусгагч гэж нэрлэдэг. Төрөл бүрийн нэр томъёо нь sonication-ээр биелүүлж болох янз бүрийн програмуудаас үр дүн гардаг.