Sonokemično izboljšane diels-alder reakcije

Diels-Alder reakcije se pogosto uporabljajo za kemične sinteze, kjer je treba tvoriti atomske ogljikovodikovne vezi. Ultrasonication in njeni sonokemični učinki so zelo učinkoviti pri vožnji in spodbujanju Diels-Alder reakcij, ki so posledica višjih donosov, bistveno skrajšanega časa reakcije in hkrati del okolju prijazne zelene kemije.

Sonokemično-okrepljena diels-alder reakcija za zeleno kemijo

Reakcije Diels-Alder so kemične reakcije, pri katerih se tvorijo vezi med ogljikovimi atomi. Reakcija Diels-Alder je razvrščena kot termo dovoljena [4+2] ciklodicija [π4S + π2S]. Ker je ekološka sinteza z ultrazvočno pomočjo zelena in učinkovita sintetična pot, ki krepi stopnje reakcij, donose in selektivnost reakcij, je sonication preprosta in zanesljiva tehnika, ki se pogosto uporablja v laboratorijih in industrijski proizvodnji. Pogosto sonokemično spodbujana pot olajša ekološko preoblikovanje v pogojih okolja, ki sicer zahtevajo drastične pogoje temperature in tlaka, kar pomaga prihraniti stroške energije in pretvori kemijsko sintezo v varnejši postopek.

Prošnja za informacije




Upoštevajte naše Politika zasebnosti.


Ultrasonicators such as the UP400St are widely used to intensify and accelerate organic reactions (e.g., the Diels-Alder reaction) via sonochemical effects.

Ultrasonikatorji tipa sonde, kot je UP400St se pogosto uporabljajo za iznašnjenje in pospeševanje organskih reakcij, kot je reakcija Diels-Alder prek sonokemičnih učinkov.

Ultrazvočna diels-alder reakcija z uporabo globokih evtektičnih topil

Globoka evtektična topila (DES) so raztopine Lewisa ali Brønsted kislin in baz, ki tvorijo evtektično mešanico. Ker globoka evtektična topila niso vnetljiva, imajo nizke tlake pare in toksičnost ter so pogosto izdelana iz naravnih spojin, so varnejša, okolju prijaznejša alternativa topil. Za ultrasonikacijo in globoka evtektična topila je znano, da delujejo sinergistično skupaj in se zato uporabljajo za kemično sintezo kot tudi pri ultrazvočni ekstrakciji. Uporaba globokih evtektičnih topil je koristna tudi pri ultrazvočno promoviranih Diels-Alder reakcijah. Na primer, sonication se uporablja za spodbujanje Diels-Alder reakcije z uporabo N-etilmaleimida kot dienofila, spreminjanje narave diena v globokih evtektičnih topilih (DES) pod konvencionalnim ogrevanjem in ultrazvočno aktivacijo.
Uporaba ultrazvočne aktivacije v kombinaciji z globokimi evtektičnimi topili se je izkazala za koristno zagotavljanje dobrih donosov v drastično zmanjšanih reakcijskih časih.

Using ultrasonic activation of the Diels−Alder reactio in combination with deep eutectic solvents is proved to be beneficial providing good yields in drastically reduced reaction times.

Ultrazvočno izboljšana Diels−Alder reakcija.
shema, prilagojena od Marullo et al., 2020

Splošni postopek za diels-alder reakcijo z uporabo DES in Sonication

Ultrazvočno pospeševanje Diels-Alder reakcije so bile izvedene z vstavljanjem ultrazvočne sonde (sonotrode / roga) v reakcijsko posodo. Z ultrazvočno sondo s konico premera 0,5 cm je bila nazivna izhodna moč 70 W. Reakcije so bile izvedene pri 40 °C, pri uporabi sonication inpulse mode s 5 sec ON in 20 sec OFF cikli. Ultrazvočno intenzivna reakcija Diels-Alder je dala dobre donose v veliko krajšem času kot v tihih pogojih (70 min in 24 h za sonokemične in tihe reakcije).
Da bi ocenili energetsko učinkovitost sonokemično intenzivne reakcije Diels-Alder, so primerjali porabo energije za tiho in ultrazvočno pospeševanje reakcije Diels-Alder. Izračuni so porabili 35.094 kJ/g za tiho reakcijo in 28,4 kJ/g za ultrazvočno podprto reakcijo (ultrazvočni rog z izhodno močjo 70 W neto energije). To ima za rezultat 99% energije, prihranek za sonokemično-pogon Diels-Alder reakcijo. Vsa ta opažanja močno kažejo, da je kombinirana uporaba globokih evtektičnih topil (DES) in ultrazvočnega obsevanja učinkovita in varčna metodologija za pomembne sintetične procese, kot je diels-Alderjeva reakcija. (Marullo et al., 2020)

Učinek različnih globokih evtektičnih topil v kombinaciji z sonication

Najboljši rezultati za ultrazvočno pospeševanje reakcije Diels-Alder so bili doseženi, ko se globoka evtektična topila [ChCl]:[Fru] in [TBACl]:[EG] uporabljajo kot topila. Uporaba [ChCl]:[Fru] in [TBACl]:[EG] kot topila so bila deležna znatnega zmanjšanja časa reakcije ter znatnih izboljšav pridelka (za [TBACl]:[EG] 73% in 87 %, za [ChCl]:[Fru] 23 in 75 % v tihih in sonokemičnih pogojih).
V nekaterih primerih, in sicer kadar se [TBPCl]:[EG], [ChCl]:[Gly] in [AcChCl]:[EG] uporabljajo kot topila, so donosi primerljivi s tistimi, pridobljenimi v tihih pogojih, vendar se hitrost kemičnega procesa še vedno drastično izboljša z sonication.
Sonication deluje zelo dobro z nizkim parnim tlakom in viskozno topili, kot so ionske tekočine (ILs), saj ti pogoji olajšajo ustvarjanje bolj inetnse kavitacijskih učinkov. Ker imajo globoka evtektična topila podobne fizikalne lastnosti kot ionske tekočine, jih je mogoče ustrezno uporabiti v povezavi z ultrasonikacijo. Kombinirana interakcija globokih evtektičnih topil (DES) in sonication bistveno zmanjšuje energično povpraševanje reakcije Diels-Alder. Sigmificantno zmanjšanje časa reakcije s 24 h na 70 min je mogoče opaziti, hkrati pa si privoščiti zelo dobre donose. Kar zadeva učinkovitost postopka, to pomeni, da kombinirana uporaba globokih evtektičnih topil (DES) in ultrasonication omogoča obdelavo količine materialov 10-krat več kot v tihih pogojih. (Marullo et al., 2020)

Prošnja za informacije




Upoštevajte naše Politika zasebnosti.


Ultrazvočni diels-alder reakcija oksabiciklic alkenes

Wei in kolegi (2004) so pokazali, da je ultrasonication spodbujala diels-Alder reakcijo nadomestnih furanov z reaktivnimi dinofili, kot so dimetil acetilendikarboksilat (DMAD) in dimetil-maleat, ki so si priskrbeli funkcionalno oksabiciklične alkene v dobrih donosih. Ultrazvočno-promovirana reakcija regiospecifične furano Diels-Alder ciklobadicija 2-vinilnih furanov z DMAD opremljenimi funkcionalno oksabicikličnih alkenov v dobrem donosu.

Sonokemično izboljšane reakcije ciklodicije

Bravo in kolegi (2006) so opisali vrsto sonokemičnih ciklobadicij, ki vključujejo ciklopentadien ali 1,3-cikloheksadien z karbonil dienofili v ionski tekočini, ki temelji na imidazoliju, kot reakcijski medij. Dokazali so, da ultrasonication učinkovito izboljša te cikloaddition reakcije, ki imajo za posledico večje donose in/ali zmanjšan čas reakcije v primerjavi z ustreznimi tihimi reakcijami. Na primer, za preproste α,β- nenasičene dienofile, kot so metil vinil keton ali akrolein učinki ultrazvočne aktivacije so očitni. Na primer, metil vinil keton povzroči 89% donosa v 1 h blage sonication, medtem ko tiha reakcija privoščiti le 52% v istem času reakcije.

Ultrasonicators pri kateri koli velikosti za sonokemično spodbuja diels-alder reakcije

Hielscher Ultrasonics oblikuje, proizvaja in distribuira visokozmogljivostne ultrazvočne homogenizatorje tipa sonde in sonokemično opremo za integracijo v kemične sisteme, kot so sinteza in katalizatorske reakcije. Hielscher ultrasonicatorji se uporabljajo po vsem svetu kot zanesljivo orodje za spodbujanje, intenzivnost, pospeševanje in izboljšanje kemičnih reakcij.
Hielscher Ultrazvočna’ ultrazvočni procesorji so na voljo v kateri koli velikosti od malih laboratorijskih naprav do velikih industrijskih procesorjev za serije in pretok kemije aplikacije. Natančna prilagoditev ultrazvočne amplitude – najpomembnejši parameter za sonokemične aplikacije – omogoča delovanje Hielscher ultrasonicators na nizkih do zelo visokih amplitudah in natančno ugasnjenje amplitude na zahtevane ultrazvočne procesne pogoje specifičnega kemijskega reakcijskega sistema.
Hielscherjev ultrazvočni generator ima pametno programsko opremo z avtomatskim podatkovnim protokolom. Vsi pomembni parametri obdelave, kot so ultrazvočna energija, temperatura, tlak in čas, se samodejno shranijo na vgrajeno SD kartico takoj, ko je naprava vklopena.
Spremljanje procesov in zapisovanje podatkov sta pomembna za stalno standardizacijo procesov in kakovost izdelka. Z dostopom do samodejno posnetih procesnih podatkov lahko revidirate prejšnje postopke sonication in ocenite izid.
Druga uporabniku prijazna funkcija je brskalnik daljinski upravljalnik naših digitalnih ultrazvočnih sistemov. Preko daljinskega upravljalnika brskalnika lahko zaženete, ustavite, prilagodite in spremljate ultrazvočni procesor na daljavo od kjerkoli.
Kontaktirajte nas zdaj, da izveste več o naših visokozmogljivostnih ultrazvočnih homogenizatorjev lahko izboljša svojo reakcijo organske sinteze, kot so Diels-Alder reakcije, Mannich reakcije ali Michael dodatek med mnogimi drugimi!

V spodnji tabeli vam daje podatek o približni zmogljivosti obdelave naših ultrasonicators:

serija Volume Pretok Priporočena naprave
1 do 500ml 10 do 200 ml / min UP100H
10 do 2000 ml 20 do 400ml / min UP200Ht, UP400St
00,1 do 20L 00,2 do 4L / min UIP2000hdT
10 do 100L 2 do 10L / min UIP4000hdT
ni podatkov 10 do 100L / min UIP16000
ni podatkov večja gruča UIP16000

Kontaktiraj nas! / Vprašajte nas!

Vprašajte za več informacij

Prosimo, uporabite spodnji obrazec, da zahteva dodatne informacije o ultrazvočni procesorji, aplikacije in ceno. Mi bo z veseljem razpravljali vaš proces z vami in vam ponudimo ultrazvočni sistem, ki izpolnjuje vaše zahteve!









Prosimo, upoštevajte naše Politika zasebnosti.


Ultrasonic high-shear homogenizers are used in lab, bench-top, pilot and industrial processing.

Hielscher Ultrasonics proizvaja visoko zmogljivost ultrazvočnih homogenizatorjev za mešanje aplikacij, disperzijo, emulgiranje in ekstrakcijo na lab, pilot in industrijske lestvice.



Literatura/reference

Dejstva je treba vedeti


High performance ultrasonics! Hielscher's product range covers the full spectrum from the compact lab ultrasonicator over bench-top units to full-industrial ultrasonic systems.

Hielscher Ultrasonics proizvaja visoko zmogljivost ultrazvočnih homogenizatorjev iz laboratorij do industrijske velikosti.