Reacțiile asimetrice Michael sunt un tip de reacții organocatalitice, care pot beneficia foarte mult de sonicare. Reacția Michael sau adăugarea lui Michael este utilizată pe scară largă pentru sinteze chimice, unde legăturile carbon-carbon se formează în condiții ușoare. Ultrasonication și efectele sale sonochimice sunt extrem de eficiente în conducerea și promovarea reacțiilor Michael care rezultă în randamente mai mari, a redus semnificativ timpul de reacție și, în același timp, contribuind la chimia verde ecologic.

Sonochemistry și Adiția Michael

Sonochemistry este bine stabilit pentru efectele sale benefice asupra reacțiilor chimice – adesea ducând la randamente mai mari, viteză de reacție accelerată, condiții mai blânde, ecologice, precum și salvare și funcționare simplă. Aceasta înseamnă că sonochimia este o metodă eficientă și inofensivă de activare, promovare și acționare a reacțiilor chimice sintetice și catalitice. Mecanismul de prelucrare cu ultrasunete și sonochemistry se bazează pe fenomenul de cavitație acustică, care induce condiții unice de presiuni și temperaturi foarte ridicate prin colapsul violent al bulelor într-un mediu lichid. Efectele cavitație cu ultrasunete sau acustice iniția reacții prin introducerea de energie mare, îmbunătăți transferul de masă, facilitând astfel transformări chimice.
Reacția Michael sau adăugarea lui Michael este adăugarea nucleofilă a unui carbanion sau a unui alt nucleofil la un compus carbonil α,β-nesaturat care conține un grup de retragere a electronilor. Reacția Michael este grupată în clasa mai mare de adăugiri conjugate. Apreciată ca una dintre cele mai utile metode pentru formarea ușoară a legăturilor carbon-carbon, adăugarea Michael este utilizată pe scară largă pentru sinteza organică a substanțelor multiple. Există multe variante asimetrice ale adaosului Michael, care sunt un tip de reacții organocatalitice.

Sonocatalysis și argilă de bază catalizat Michael Adăugarea de Imidazol

Martin-Aranda et al. (2002) a profitat de ultrasonication și efectele sale sonochimice, în scopul de a dezvolta o nouă cale de sinteză a derivaților de imidazol substituiți cu N 21 prin adăugarea michael de imidazol la etilacrilat catalizat de argile de bază, și anume Li + și Cs + montmorillonites. Folosind activarea cu ultrasunete, imidazolul a fost condensat cu acrilat de etil folosind cele două argile de bază – Li + și Cs + montmorillonites. Argile alcaline, cum ar fi Li + și Cs + montmorillonites sunt catalizatori activi și foarte selectivi sub sonicare, arătând astfel efecte pozitive asupra adăugării Michael de imidazol la acrilat de etil. Cataliza promovată sonochimic promovează și îmbunătățește formarea de derivați de imidazol substituiți cu N în comparație cu alte reacții convenționale de încălzire termică. Conversia crește cu basicitatea argilelor și timpul până la ultrasonication. Randamentul a fost mai mare atunci când Montmorillonites Cs + a fost utilizat în comparație cu Li +, care ar putea fi explicat datorită basicity mai mare. (A se vedea schema de reacție de mai jos)

Reacție sonocatalitică: Adăugarea de imidazol de imidazol la acrilat de etil
(schemă adaptată după Mohapatra et al, 2018.)

Un alt adaos de Michael asistat cu ultrasunete este acidul sulfuric de silice promovat cataliza indolului. Li et al. (2006) a reacționat silice acid sulfuric și α,β-cetone nesaturate sub ultrasonication pentru a obține randamentele β-indolylketones de 50-85% la temperatura camerei.

Solvent-free și catalizator-free Aza-Michael reacții

Adăugarea conjugată a aminelor la alchenele conjugate – cunoscut sub numele de reacție aza-Michael – este un pas cheie chimic pentru sinteza diferitelor produse naturale complexe, antibiotice, alcooli a-amino și auxiliare chirale. Ultrasonication sa dovedit capabil să promoveze o astfel de reacție de adăugare aza-Michael într-o setare fără solvenți și fără catalizator.

Reacția aza-Michael indusă cu ultrasunete în apă a fost testată cu mai multe amine și cetone nesaturate, nitril nesaturat și ester nesaturat. Reacția promovată sonochimic a dat randamente ridicate într-o procedură rapidă și simplă.
studiu și masă: © Bandyopadhyay et al., 2012

Un adaos de Michael facile de ferocenylenones cu amine alifatice pot fi rulate într-o reacție promovată sonochimic fără utilizarea solvenților și catalizatorilor la temperatura camerei. Acest plus sonochimice Michael își poate permite 1-ferocenyl-3-amino carbonil compuși într-un proces rapid oferind randamente ridicate, care este, de asemenea, eficient în reacția aza-Michael de alți compuși α,β-nesaturate carbonil, cum ar fi chalcone, ester carboxilic etc. Această reacție sonochimică nu este doar foarte simplă și ușor de manevrat, este, de asemenea, un proces rapid, ecologic și ieftin, care sunt atribute ale chimiei verzi. (Yang et al., 2005)
Grupul de cercetare al Banik a dezvoltat un alt protocol simplu, simplu, rapid, apos mediat fără catalizator pentru reacția aza-Michael adăugarea de mai multe amine la α,β-nesaturate compuși carbonil aplicarea ultrasonication. Adăugarea indusă sonochimic a mai multor amine la cetone, esteri și nitrili nesaturați α,β-nesaturați a fost efectuată foarte eficient în apă, precum și în condiții fără solvenți. În această metodă nu au fost utilizați catalizatori sau suporturi solide. Îmbunătățirea remarcabilă a ratei de reacție a fost observată în apă sub metoda indusă de ultrasunete. Această procedură benignă din punct de vedere ecologic a asigurat formarea curată a produselor cu selectivitate sporită. (Bandyopadhyay et al., 2012)

Efectele solvenților și tratamentul sonochimic asupra reacției aza-Michael de piperidină (1 ml) și acrilat de metil (1 ml) în 1 ml solvent.
studiu și masă: © Bandyopadhyay et al., 2012

Sonde cu ultrasunete și reactoare pentru reacții sonochimice

Hardware-ul sofisticat și software-ul inteligent al ultrasonicators Hielscher sunt concepute pentru a garanta prelucrare sonochimice fiabile, de exemplu, efectuarea de sinteză organică și reacții de cataliza cu rezultate reproductibile și în mod ușor de utilizat.
Hielscher Ultrasonics sisteme sunt utilizate în întreaga lume pentru procesele sonochimice, inclusiv reacții sintetice organice, cum ar fi adăugirile Michael, reacția Mannich, reacția Diels-Alder și multe alte reacții de cuplare. Dovedit a fi fiabile pentru sinteza randamentelor ridicate de produse chimice de înaltă calitate, ultrasonicators Hielscher nu sunt utilizate numai în setările de laborator, dar, de asemenea, în producția industrială. Datorită robusteții și întreținerii reduse, ultrasonicators noastre sunt instalate în mod obișnuit pentru aplicații grele și în medii solicitante.
Hielscher procesoare cu ultrasunete pentru sintează sonochimice, catalize, cristalizare și alte reacții sunt deja instalate în întreaga lume la scară comercială. Contactați-ne acum pentru a discuta despre procesul de fabricație sonochimice! Personalul nostru bine experimentat va fi bucuros să împărtășească mai multe informații cu privire la calea de sinteză sonochimică, sisteme cu ultrasunete și de stabilire a prețurilor!

Tabelul de mai jos vă oferă o indicație a capacității de procesare aproximativă a ultrasonicators noastre:

Literatură / Referințe