Ультразвуком продвигал реакцию Майкла На добавление

Асимметричные реакции Майкла являются типом органокаталитических реакций, которые могут значительно выиграть от ультразвука. Реакция Майкла или добавление Майкла широко используется для химических синтезов, где углерод-углеродные связи образуются в мягких условиях. Ультразвук и его сонохимические эффекты очень эффективны в управлении и стимулировании реакций Майкла, что приводит к более высоким выходам, значительно сокращает время реакции и в то же время способствует экологически чистой зеленой химии.

Сонохимия и дополнение Майкла

Сонохимия хорошо зарекомендовала себя благодаря своему благотворительному воздействию на химические реакции – часто приводит к более высоким выходам, ускоренной скорости реакции, более мягким, экологически чистым условиям, а также экономии и простоте эксплуатации. Это означает, что сонохимия является эффективным и безобидным методом активации, стимулирования и стимулирования синтетических и каталитических химических реакций. Механизм ультразвуковой обработки и сонохимии основан на явлении акустической кавитации, которая вызывает уникальные условия очень высоких давлений и температур через бурный коллапс пузырьков в жидкой среде. Эффекты ультразвуковой или акустической кавитации инициируют реакции путем введения высокой энергии, улучшают массообм, тем самым облегчая химические превращения.
Реакция Майкла или добавление Майкла — это нуклеофильное добавление карбаниона или другого нуклеофила к α,β-ненасыщенному карбонильного соединения, которое содержит электрон-выводящая группа. Реакция Майкла сгруппирована в более крупный класс сопряженных дополнений. Оцениваемое как один из наиболее полезных методов для мягкого образования углерод-углеродных связей, дополнение Майкла широко используется для органического синтеза многообразных веществ. Существует множество асимметричных вариантов добавления Майкла, которые представляют собой тип органокаталитических реакций.

Сонокатализ и основная глина катализировали Майкла Добавление имидазола

Martin-Aranda et al. (2002) воспользовались ультразвуком и его сонохимическими эффектами для разработки нового пути синтеза N-замещенного имидазола производных 21 путем добавления Майклом имидазола к этилакрилату, катализируемому основными глинами, а именно монтмориллонитами Li+ и Cs+. Используя ультразвуковую активацию, имидазол конденсировали этилакрилатом с использованием двух основных глин – Li+ и Cs+ монтмориллониты. Щелочные глины, такие как монтмориллониты Li+ и Cs+, являются активными и очень селективными катализаторами при ультразвуковой обшивке, тем самым показывая положительное влияние на добавление Майклом имидазола к этилакрилату. Сонохимически способствующий катализ способствует и улучшает образование N-замещения производных имидазола по сравнению с другими обычными реакциями термического нагрева. Конверсия увеличивается с базисом глин и временем на ультразвук. Выход был выше, когда использовались монтмориллониты Cs+ по сравнению с Li+, что можно было бы объяснить более высокой фундаментальностью. (См. схему реакции ниже)

Сонокаталитическая реакция: добавление Майклом имидазола к этилакрилату
(схема адаптирована из Mohapatra et al, 2018.)

Еще одним ультразвуковым дополнением Майкла является катализ индола, способствующий катализу индола с помощью ультразвука, способствуя кварцевой серной кислоте. Li et al. (2006) реагировали на серную кислоту кремнезема и α β ненасыщенных кетонов под ультразвуком с целью получения β-индолилкетонов в 50-85% при комнатной температуре.

Реакции Аза-Майкла без растворителей и катализаторов

Конъюгированное добавление аминов к сопряженным алкенам – известная как реакция Аза-Майкла – является химическим ключевым этапом для синтеза различных сложных натуральных продуктов, антибиотиков, а-амино спиртов и хиральных вспомогательных веществ. Было показано, что ультразвук способен стимулировать такую реакцию аза-михаэлевского добывания в условиях без растворителей и катализаторов.

Ультразвуковая реакция аза-Майкла в воде была протестирована с несколькими аминами и ненасыщенными кетонами, ненасыщенным нитрилом и ненасыщенным эфиром. Сонохимически продвигаемая реакция давала высокие урожаи в быстрой и простой процедуре.
исследование и таблица: © Bandyopadhyay et al., 2012

Легкое добавление Ферроцениленонами с алифатическими аминами может быть запущено в сонохимически продвинутой реакции без использования растворителей и катализаторов при комнатной температуре. Это сонохимическое добавление Майкла может позволить себе 1-ферроценил-3-аминокаронильные соединения в быстром процессе, дающих высокие выходы, что также эффективно в реакции Аза-Майкла других α β-ненасыщенных карбонильных соединений, таких как халкон, карбоксиловый эфир и т. Д. Эта сонохимическая реакция не только очень проста и удобна в обращении, это также быстрый, экологически чистый и недорогой процесс, который является атрибутом зеленой химии. (Ян и др., 2005)
Исследовательская группа Banik разработала еще один простой, прямой, быстрый, водно-опосредованный безкаталитический протокол для реакции добавления аза-Майкла нескольких аминов к α β-ненасыщенным карбонильным соединениям с применением ультразвука. Сонохимически индуцированное добавление нескольких аминов к α β ненасыщенным кетонам, эфирам и нитрилам осуществлялось очень эффективно как в воде, так и в условиях, свободных от растворителей. В этом методе не использовались катализаторы или твердые опоры. Заметное увеличение скорости реакции наблюдалось в воде ультразвуковым методом. Эта экологически безопасная процедура обеспечила чистое образование продуктов с повышенной селективностью. (Бандиопадхьяй и др., 2012)

Влияние растворителей и сонохимической обработки на аза-михайловую реакцию пиперидина (1 мл) и метилакрилата (1 мл) в растворителе 1 мл.
исследование и таблица: © Bandyopadhyay et al., 2012

Ультразвуковые зонды и реакторы для сонохимических реакций

Сложное аппаратное и интеллектуальное программное обеспечение ультразвуковых аппаратов Hielscher предназначены для обеспечения надежной сонохимической обработки, например, выполнения реакций органического синтеза и катализа с воспроизводимыми результатами и удобным для пользователя способом.
Ультразвуковые системы Hielscher используются во всем мире для сонохимических процессов, включая органические синтетические реакции, такие как добавки Майкла, реакция Манниха, реакция Дильса-Альдера и многие другие реакции связи. Проверенные как надежные для синтеза высоких выходов высококачественных химических продуктов, ультразвуковые аппараты Hielscher используются не только в лабораторных условиях, но и в промышленном производстве. Благодаря своей прочности и низким эксплуатационным требованиям наши ультразвуковые аппараты обычно устанавливаются для тяжелых условий эксплуатации и в сложных условиях.
Ультразвуковые процессоры Hielscher для сонохимических синтезов, катализов, кристаллизации и других реакций уже установлены во всем мире в промышленных масштабах. Свяжитесь с нами сейчас, чтобы обсудить ваш процесс производства сонохимических веществ! Наши опытные сотрудники будут рады поделиться дополнительной информацией о пути сонохимического синтеза, ультразвуковых системах и ценообразовании!

В приведенной ниже таблице приведена приблизительная производительность наших ультразвуковых аппаратов:

Литература / Ссылки