Sonochemicale vylepšené mannich reakcie
Mannichova reakcia sú dôležité reakcie vytvárajúce uhlíkovo-uhlíkové väzby, ktoré sa široko používajú v odvetviach, ako je farmaceutická výroba a syntéza prírodných produktov. Zatiaľ čo väčšina reakcií Mannich s jedným hrncom je veľmi pomalá, pozitívne účinky ultrazvukom na Mannichove reakcie boli rýchlo implementované s cieľom zlepšiť rýchlosť výnosu a reakcie, ako aj skrátiť tradične dlhú reakčnú dobu na krátky postup v Mannichových reakciách.
Sonochemistry a jej výhody v Mannichových reakciách
Mannichova reakcia je jednou z najdôležitejších reakcií na tvorbu uhlíkovo-uhlíkovej väzby v organickej syntéze, pretože poskytuje synteticky a biologicky dôležité β-aminokarbonylových zlúčenín, ktoré sú dôležitými medziproduktmi pre výstavbu rôznych prírodných produktov a liečiv obsahujúcich dusík.
Ultrazvukové ožiarenie a tým generované sonchemické účinky sú preukázané, že urýchliť reakčnú kinetiku v Mannichových reakciách drasticky, napr. s 13-násobným znížením z 20h na 1,5h v reakčnom čase.

Ultrazvukom zlepšuje one-pot Mannich reakciu ketónov, aldehydov a amínov katalyzovaných katalyzátorom kyseliny sulfamovej.
Schéma prispôsobená Zeng et al., 2009
- Výrazne zrýchlený reakčný čas
- Vyššie výnosy
- Presne kontrolovateľné podmienky
- ovládanie teploty
- šarže a in-line
- Zelená chémia
Ultrazvuková mannichová reakcia β-aminokarbonylových zlúčenín
Kyselina sulfámová (NH2Takže3H, SA) bol použitý ako účinný, lacný, netoxický a recyklovateľný zelený katalyzátor pre ultrazvukom asistovanú one-pot Mannichovu reakciu aldehydov s ketónmi a amínmi. Tento ultrazvukový protokol má výhody vysokého výnosu, mierneho stavu, bez znečistenia životného prostredia a jednoduchých postupov. Najdôležitejšie je, že beta-aminokarbonylové zlúčeniny s orto-substituovanými aromatickými amamínmi sa touto metodikou získavajú po prvýkrát v prijateľných pre dobré výnosy.
Kyselina sulfamová ako katalyzátor bola skúmaná a 10 mol% kyseliny sulfámovej stačilo na to, aby sa reakcia úplne zvýšila na 95% výnos v výrazne zrýchlenom reakčnom čase 1,5 h (v porovnaní s vysokorýchlostným miešaním, ktoré dosiahlo len 85% výnos za približne 20 hodín). To podčiarkuje dobre zavedený fakt, že výkon ultrazvuku a sonochemistry urýchľujú organické reakcie. Nižšie uvedená tabuľka ukazuje významné výhody ultrazvukom oproti vysokorýchlostným miešaniu pre Mannichove reakcie.
Vysokovýkonné sonochemické zariadenia pre mannichové reakcie
Sonchemické zariadenia na syntézu a katalýzu chemických produktov, ako sú aminokarbonylové zlúčeniny a iné medziprodukty, sú ľahko dostupné v akejkoľvek veľkosti – od kompaktných laboratórnych ultrasonicators plne priemyselných ultrazvukových reaktorov. Hielscher Ultrasonics navrhuje, vyrába a distribuuje vysokovýkonné ultrasonicators. Všetky ultrazvukové systémy sú vyrobené v centrálach v Teltow, Nemecko a distribuované odtiaľ po celom svete.
Sofistikovaný hardvér a inteligentný softvér Hielscher ultrasonicators sú navrhnuté tak, aby zaručili spoľahlivú prevádzku, reprodukovateľné výsledky, ako aj užívateľskú prívetivosť. Hielscher ultrasonicators sú robustné a spoľahlivé, čo umožňuje inštalovať a prevádzkovať v ťažkých podmienkach. K prevádzkovým nastaveniam je možné ľahko pristupovať a vytočiť pomocou intuitívneho menu, ku ktorému je možné pristupovať prostredníctvom digitálneho farebného dotykového displeja a diaľkového ovládania prehliadača. Preto sa všetky podmienky spracovania, ako je čistá energia, celková energia, amplitúda, čas, tlak a teplota, automaticky zaznamenávajú na vstavanej SD karte. To vám umožní revidovať a porovnať predchádzajúce ultrazvukom a optimalizovať syntézu a funkcionalizáciu sonochemicky vylepšených reakcií, ako je Mannichova reakcia, Diels-Alderova reakcia alebo Michaelov prírastok k najvyššej účinnosti.
Hielscher Ultrasonics systémy sa používajú po celom svete pre sonechemické procesy (sono-syntéza a sono-katalýza) a sú preukázané ako spoľahlivé zariadenia v dávkovom a nepretržitom in-line režime. Hielscher priemyselné ultrasonicators môže ľahko spustiť vysoké amplitúdy v nepretržitej prevádzke (24/7/365). Amplitúdy až do 200 μm môžu byť ľahko nepretržite generované so štandardnými sonotródami (ultrazvukové sondy / rohy). Pre ešte vyššie amplitúdy sú k dispozícii prispôsobené ultrazvukové sonotródy. Vzhľadom k ich robustnosti a nízkej údržbe, naše ultrasonicators sú bežne inštalované pre ťažké aplikácie a v náročných prostrediach.
Hielscher ultrazvukové procesory pre sonchemické syntetizátory sú už inštalované po celom svete v komerčnom meradle. Kontaktujte nás teraz a prediskutujte svoju synchemickú syntézu prostredníctvom Mannichovej reakcie! Náš skúsený personál sa rád podelí o viac informácií o sonchemickej synchemickej ceste syntézy, ultrazvukových systémoch a cenách!
S výhodou ultrazvukovej syntetnej metódy, vaša chemická výroba bude vynikať v účinnosti, jednoduchosti a nízkych nákladoch v porovnaní s inými katalytickými procesmi syntézy!
Nasledujúca tabuľka vám uvádza približnú spracovateľskú kapacitu našich ultrazvukov:
Objem šarže | prietok | Odporúčané Devices |
---|---|---|
1 až 500mL | 10 až 200mL/min | UP100H |
10 až 2000mL | 20 až 400mL/min | UP200Ht, UP400St |
0.1 až 20L | 02 až 4 l / min | UIP2000hdT |
10 až 100L | 2 až 10 l / min | UIP4000hdT |
neuv | 10 až 100 l / min | UIP16000 |
neuv | väčšia | strapec UIP16000 |
Kontaktuj nás! / Opýtajte sa nás!
Literatúra/referencie
- Zeng H., Li H., Shao H. (2009): One-pot three-component Mannich-type reactions using sulfamic acid catalyst under ultrasound irradiation. Ultrasonics Sonochemistry16(6), 2009. 758-762.
- Suslick, Kenneth S.; Hyeon, Taeghwan; Fang, Mingming; Cichowlas, Andrzej A. (1995): Sonochemical synthesis of nanostructured catalysts. Materials Science and Engineering: A. Proceedings of the Symposium on Engineering of Nanostructured Materials. ScienceDirect 204 (1–2): 186–192.
- Bravo, José; Lopez, Ignacio; Cintas, Pedro; Silvero, Guadalupe; Arévalo, María (2006): Sonochemical cycloadditions in ionic liquids. Lessons from model cases involving common dienes and carbonyl dienophiles. Ultrasonics Sonochemistry 13, 2006. 408-414.
- Piotr Kwiatkowski, Krzysztof Dudziński, Dawid Łyżwa (2013): “Non-Classical” Activation of Organocatalytic Reaction. In: Peter I. Dalko (Ed.), Comprehensive Enantioselective Organocatalysis: Catalysts, Reactions, and Applications. John Wiley & Sons, 2013.
Fakty stojí za to vedieť
Čo je mannichova reakcia?
Mannichova reakcia je založená na viaczložkovej kondenzácii nevýrazného aldehydu, primárneho alebo sekundárneho amínu a enolizovateľnej karbonylovej zlúčeniny, ktorá prináša aminometylované produkty. Derivácia iminia aldehydu funguje ako akceptor v Mannichovej reakcii.
Mannichova reakcia sa používa v mnohých oblastiach organickej chémie. Vzhľadom k tomu, Mannichova reakcia môže byť vedená ako pohodlná reakcia jedného hrnca a tiež nastavená ako dvojité Mannichove reakcie, tento typ reakcie sa používa na syntézu jemných chemikálií, špeciálnych chemikálií, liečiv a prírodných látok (používaných v biosyntetických dráhach, najmä na syntézu alkaloidov, peptidov a nukleotidov).
Bežné príklady chemikálií syntetizovaných prostredníctvom Mannichovej reakcie zahŕňajú:
- alkylamíny
- peptidy, nukleotidy, antibiotiká a alkaloidy (napr. tropinón)
- agrochemikálie, ako sú regulátory rastu rastlín
- farby a polyméry
- katalyzátory
- prekríženie formaldehydového tkaniva
- lieky a farmaceutické lieky (napr. rolitetracyklín (Mannichov produkt tetracyklínu a pyrrolidínu), fluoxetín (antidepresívum), tramadol a tolmetín (protizápalový liek).
- mydlo a detergenty: Mannichova reakcia sa používa na syntézu alkylamínov, premenu nepolárnych uhľovodíkov na mydlo alebo detergenty. Tieto výsledné zlúčeniny sa používajú v rôznych čistiacich aplikáciách, úprave automobilového paliva a epoxidových náteroch.
- polyeteramíny z substituovaných rozvetvených reťazových alkyléterov
- α β nenasýtených ketónov tepelnou degradáciou produktov Mannichovej reakcie (napr. metyl vinylový ketón z 1-dietylamín-butan-3-one)

Hielscher Ultrasonics vyrába vysokovýkonné ultrazvukové homogenizers z laboratórium na priemyselnej veľkosti.