clique em química – Como melhorar as reacções de clique com a sonicação
As reacções de química de clique, tais como as reacções de cicloadição azida-alquina catalisadas por cobre (CuAAC), podem beneficiar grandemente da aplicação de ultra-sons de potência. Os efeitos sonoquímicos aumentam o rendimento e a taxa de conversão. Além disso, a eficiência global das reacções de química de clique é melhorada. Como uma técnica de química verde, ultrassom contribui para reações químicas mais eficientes e ambientalmente mais amigável.
Cicloadição azida-alquino catalisada por cobre e promovida por ultra-sons
A cicloadição azida-alquino catalisada por cobre (CuAAC) é conhecida como o exemplo mais importante e proeminente de reacções de química de clique. Cravotto e colegas da Universidade de Turim (Itália) desenvolveram um protocolo para uma reação de cicloadição 1,3-dipolar assistida por ultra-sons de azidas e alcinos utilizando cobre metálico (Cu) como catalisador. O grupo azido é um participante ativo neste tipo de reação orgânica. A capacidade de acoplamento do grupo azido com alcinos é substancialmente melhorada na presença de Cu(I) e a sonicação promove a reação de clique.
Reator agitado por ultra-sons com o ultrassonicador UP200St para reacções químicas intensificadas em química de clique.
- capacidade de acoplamento melhorada
- rendimentos mais elevados
- Reação mais rápida
- cinética de reação melhorada
- química verde
- simples & funcionamento seguro
Sonochemically reforçada clique química: A cicloadição catalisada por cobre com fenilacetileno é melhorada por ultra-sons.
(Estudo e gráfico: © Cintas et al., 2010)
Vantagens das reacções sonoquímicas
A síntese ultra-sónica (sono-síntese) emergiu como uma das técnicas de intensificação mais apreciadas em química devido a múltiplas vantagens. As reacções promovidas por sonoquímica superam os métodos convencionais agitados ou térmicos no que diz respeito à taxa de reação, rendimento, simplicidade operacional, pureza dos produtos, eficiência energética, etc. Está cientificamente demonstrado que a utilização de ultra-sons potentes pode promover reacções químicas e diminuir o tempo de reação, bem como as reacções secundárias indesejadas. Como fonte alternativa e ecológica de energia, a sonicação torna muitas reacções químicas mais amigas do ambiente, uma vez que são necessários menos reagentes, solventes mais suaves e menos energia.
Reacções Orgânicas Sonoquímicas Catalisadas por Cobre
Os efeitos benéficos dos ultra-sons e da sonoquímica nas reacções que envolvem metais são bem conhecidos. A sonicação promove a remoção mecânica de camadas passivantes e aumenta a transferência de massa e de electrões do metal para o aceitador orgânico.
A síntese por clique assistida por ultra-sons foi aplicada para a preparação de uma vasta gama de derivados 1,4-dissubstituídos de 1,2,3-triazol a partir de pequenas moléculas e oligómeros como as ciclodextrinas (CDs). Utilizando este protocolo eficiente e mais ecológico, todos os aductos podem ser sintetizados em 2-4 h (incluindo o trabalho e excluindo a caraterização). A química de clique demonstrou ser capaz de ligar diretamente a química à biologia, tornando-se assim uma verdadeira reação interdisciplinar com uma aplicabilidade extremamente vasta.
(cf. Cintas et al., 2010)
Um reator de ultra-sons fechado para reacções sonoquímicas, por exemplo, em química de cliques.
Economia de tempo em química de clique devido à cinética de reação ultrassonicamente acelerada
A aplicação de ultra-sons pode acelerar reacções químicas lentas, que normalmente demoram várias horas em modo descontínuo. Devido a uma cinética de reação significativamente melhorada, o tempo de reação pode ser reduzido para vários minutos. A utilização de um reator de fluxo ultrassónico pode melhorar consideravelmente os rendimentos, obter poupanças de tempo e, assim, resultar numa grande eficácia das sínteses convencionalmente lentas.
Ultrasonicators de alto desempenho para Sonochemically Enhanced Click Reactions
Hielscher Ultrasonics projeta, fabrica e distribui ultrasonicators tipo sonda de alto desempenho, reatores sonoquímicos e acessórios para processos sonoquímicos sofisticados. Com processadores ultra-sônicos que variam de 50 watts a 16.000 watts por sonda (sonotrodo / chifre), Hielscher é capaz de oferecer-lhe a configuração sonoquímica mais adequada para a sua reação química.
Os ultrassons da Hielscher são reconhecidos pela sua qualidade, fiabilidade e robustez. A Hielscher Ultrasonics é uma empresa certificada pela ISO e coloca especial ênfase em ultrassons de alto desempenho com tecnologia de ponta e facilidade de utilização. Naturalmente, os ultrassons da Hielscher estão em conformidade com a CE e cumprem os requisitos da UL, CSA e RoHs.
O quadro seguinte dá-lhe uma indicação da capacidade de processamento aproximada dos nossos ultra-sons:
| Volume do lote | caudal | Dispositivos recomendados |
|---|---|---|
| 1 a 500mL | 10 a 200mL/min | UP100H |
| 10 a 2000mL | 20 a 400mL/min | UP200Ht, UP400ST |
| 0.1 a 20L | 0.2 a 4L/min | UIP2000hdT |
| 10 a 100L | 2 a 10L/min | UIP4000hdt |
| 15 a 150L | 3 a 15L/min | UIP6000hdT |
| n.d. | 10 a 100L/min | UIP16000 |
| n.d. | maior | grupo de UIP16000 |
Contactar-nos! / Pergunte-nos!
A Hielscher Ultrasonics fabrica homogeneizadores ultra-sónicos de alto desempenho para aplicações de mistura, dispersão, emulsificação e extração à escala laboratorial, piloto e industrial.
Literatura / Referências
- Cintas, Pedro; Barge, Alessandro; Tagliapietra, Silvia; Boffa, Luisa; Cravotto, Giancarlo (2010): Alkyne-azide click reaction catalyzed by metallic copper under ultrasound. Nature Protocols 5, 2010. 607-16.
- El-bendary, M.M.; Saleh, T.S.; Al-Bogami, A.S. (2018): Ultrasound Assisted High-Throughput Synthesis of 1,2,3-Triazoles Libraries: A New Strategy for “Click” Copper-Catalyzed Azide-Alkyne Cycloaddition Using Copper(I/II) as a Catalyst. Catalysis Letters 148, 2018. 3797–3810.
- Nobel Prize Committee: The click reaction that changed chemistry.
- Andrijana Mescic; Anita Salic; Tomislav Gregoric; Bruno Zelic; Silvana Raic- Malic (2017): Continuous flow-ultrasonic synergy in click reactions for the synthesis of novel 1,2,3-triazolyl appended 4,5-unsaturated l-ascorbic acid derivatives. RSC Advances 7, 2017. 791-800.
- Salvatore Marullo, Francesca D’Anna, Carla Rizzo, Renato Noto, (2015): The ultrasounds–ionic liquids synergy on the copper catalyzed azide–alkyne cycloaddition between phenylacetylene and 4-azidoquinoline. Ultrasonics Sonochemistry, Vol. 23, 2015. 317-323.
- Arafa, Wael & Nayl, A.A. (2019): Water as a solvent for Ru‐catalyzed click reaction: Highly efficient recyclable catalytic system for triazolocoumarins synthesis. Applied Organometallic Chemistry 2019.
Fatos, vale a pena conhecer
Click Chemistry galardoado com o Prémio Nobel da Química 2022
A química de cliques, cunhada por Sharpless e colaboradores em 2001, é um conceito proposto para uma classe de reacções quase perfeitas que são altamente eficazes com elevada economia de átomos, de âmbito alargado e estereoespecíficas (mas não necessariamente enantioselectivas), geram apenas subprodutos inofensivos que podem ser facilmente removidos e requerem apenas condições de reação simples, bem como reagentes facilmente disponíveis e procedimentos simples de isolamento de produtos.
A Hielscher Ultrasonics fabrica homogeneizadores ultra-sónicos de alto desempenho a partir de laboratório para dimensão industrial.