Sonokemično izboljšane Mannichove reakcije
Mannichova reakcija je pomembna reakcija tvorbe ogljikovih vezi, ki se pogosto uporabljajo v industrijah, kot sta farmacevtska proizvodnja in sinteza naravnih proizvodov. Medtem ko je večina Mannichovih reakcij v enem loncu zelo počasna, so bili pozitivni učinki ultrazvočne razdvojitve na Mannicheve reakcije hitro izvedeni, da bi izboljšali donos in hitrost reakcije ter zmanjšali tradicionalno dolg reakcijski čas na kratek postopek pri Mannichovih reakcijah.
Sonokemija in njene koristi v Mannichovih reakcijah
Mannicheva reakcija je ena najpomembnejših reakcij tvorbe vezi ogljik-ogljik v organski sintezi, saj zagotavlja sintetično in biološko pomembne β-aminokarbonilne spojine, ki so pomembni vmesni produkti za gradnjo različnih naravnih proizvodov in farmacevtskih izdelkov, ki vsebujejo dušik.
Ultrazvočno obsevanje in s tem ustvarjeni sonokemični učinki dokazano drastično pospešujejo reakcijsko kinetiko v Mannichevih reakcijah, npr. s 13-kratnim zmanjšanjem reakcijskega časa od 20 do 1,5 ure.

Ultrasonication izboljša Mannichovo reakcijo ketonov, aldehidov in aminov v enem loncu, ki jo katalizira katalizator sulfaminske kisline.
Shema, povzeta po Zeng et al., 2009
- Znatno pospešen reakcijski čas
- Višji donos
- Natančno nadzorovani pogoji
- Nadzor temperature
- Paketno in v vrstici
- Zelena kemija
Ultrazvočna Mannicheva reakcija β-aminokarbonilnih spojin
Sulfaminska kislina (NH2TAKO3H, SA) je bil uporabljen kot učinkovit, poceni, netoksičen in recikliran zeleni katalizator za ultrazvočno podprto Mannichovo reakcijo aldehidov s ketoni in amini. Ta ultrazvočni protokol ima prednosti visokega donosa, blagega stanja, brez onesnaževanja okolja in preprostih postopkov obdelave. Najpomembneje je, da se beta-aminokarbonilne spojine z orto-substituiranimi aromatskimi amini prvič dobijo s sprejemljivimi do dobrimi donosi s to metodologijo.
Sulfaminska kislina kot katalizator je bila preučena in 10 mol% sulfaminska kislina je zadostovala za popolno usmerjanje reakcije do 95% izkoristka v znatno pospešenem reakcijskem času 1,5 ure (v primerjavi z visokohitrostnim mešanjem, ki je doseglo le 85% izkoristek v približno 20 h). To poudarja dobro uveljavljeno dejstvo, da ultrazvok moči in sonokemija pospešujeta organske reakcije. Spodnja tabela prikazuje pomembne prednosti ultrasonication pred hitrim mešanjem za Mannichove reakcije.
Visoko zmogljiva sonokemična oprema za Mannichove reakcije
Sonokemična oprema za sintezo in katalizo kemičnih produktov, kot so aminokarbonilne spojine in drugi intermediati, je na voljo v vseh velikostih – od kompaktnih laboratorijskih ultrazvočnih aparatov do popolnoma industrijskih ultrazvočnih reaktorjev. Hielscher Ultrasonics načrtuje, proizvaja in distribuira ultrazvočne aparate visoke moči. Vsi ultrazvočni sistemi so izdelani na sedežu v Teltowu v Nemčiji in od tam distribuirani po vsem svetu.
Prefinjena strojna oprema in pametna programska oprema Hielscher ultrasonicatorjev sta zasnovani tako, da zagotavljajo zanesljivo delovanje, ponovljive rezultate in prijaznost do uporabnika. Hielscher ultrazvočni aparati so robustni in zanesljivi, kar omogoča namestitev in delovanje v težkih pogojih. Do nastavitev delovanja lahko enostavno dostopate in jih izberete prek intuitivnega menija, do katerega lahko dostopate prek digitalnega barvnega zaslona na dotik in daljinskega upravljalnika brskalnika. Zato se vsi pogoji obdelave, kot so neto energija, skupna energija, amplituda, čas, tlak in temperatura, samodejno zabeležijo na vgrajeno kartico SD. To vam omogoča, da pregledate in primerjate prejšnje ultrazvočne operacije ter optimizirate sintezo in funkcionalizacijo sonokemično izboljšanih reakcij, kot so Mannicheva reakcija, Diels-Alderjeva reakcija ali Michaelov dodatek k najvišji učinkovitosti.
Hielscher Ultrasonics sistemi se uporabljajo po vsem svetu za sonokemične procese (sono-sinteza in sono-kataliza) in so dokazano zanesljiva oprema v paketnem in neprekinjenem linijskem načinu. Hielscher industrijski ultrazvočni aparati lahko zlahka izvajajo visoke amplitude v neprekinjenem delovanju (24/7/365). Amplitude do 200 μm se lahko enostavno kontinuirano ustvarjajo s standardnimi sonotrodami (ultrazvočne sonde / rogovi). Za še višje amplitude so na voljo prilagojene ultrazvočne sonotrode. Zaradi svoje robustnosti in nizkega vzdrževanja so naši ultrazvočni aparati običajno nameščeni za težke aplikacije in v zahtevnih okoljih.
Hielscher ultrazvočni procesorji za sonokemične sinteze so že nameščeni po vsem svetu v komercialnem obsegu. Kontaktirajte nas zdaj, da se pogovorite o svoji sonokemični sintezi z Mannichovo reakcijo! Naše izkušeno osebje bo z veseljem delilo več informacij o poti sonokemične sinteze, ultrazvočnih sistemih in cenah!
S prednostjo metode ultrazvočne sinteze se bo vaša kemična proizvodnja odlikovala v učinkovitosti, preprostosti in nizkih stroških v primerjavi z drugimi postopki katalitske sinteze!
Spodnja tabela vam prikazuje približno zmogljivost obdelave naših ultrazvočnih aparatov:
Obseg serije | Pretok | Priporočene naprave |
---|---|---|
1 do 500 ml | 10 do 200 ml / min | UP100H |
10 do 2000 ml | 20 do 400 ml / min | UP200Ht, UP400St |
0.1 do 20L | 00,2 do 4 l/min | UIP2000hdT |
10 do 100L | 2 do 10 l/min | UIP4000hdT |
n.a. | 10 do 100 l/min | UIP16000 |
n.a. | Večji | Grozd UIP16000 |
Kontaktirajte nas! / Vprašajte nas!
Literatura / Reference
- 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.
Dejstva, ki jih je vredno vedeti
Kaj je Mannichova reakcija?
Mannicheva reakcija temelji na večkomponentni kondenzaciji neenoliziranega aldehida, primarnega ali sekundarnega amina in enolizable karbonilne spojine, ki daje aminometilirane produkte. Iminijev derivat aldehida deluje kot akceptor v Mannichevi reakciji.
Mannicheva reakcija se uporablja na številnih področjih organske kemije. Ker se Mannicheva reakcija lahko izvaja kot priročna reakcija v enem loncu in tudi kot dvojne Mannicheve reakcije, se ta vrsta reakcije uporablja za sintezo finih kemikalij, posebnih kemikalij, farmacevtskih izdelkov in naravnih snovi (uporablja se v biosintetičnih poteh, zlasti za sintezo alkaloidov, peptidov in nukleotidov).
Pogosti primeri kemikalij, sintetiziranih z Mannichovo reakcijo, vključujejo:
- alkil amini
- peptidi, nukleotidi, antibiotiki in alkaloidi (npr. tropinon)
- agrokemikalije, kot so regulatorji rasti rastlin
- barve in polimeri
- Katalizatorji
- Formaldehidno premreženje tkiva
- zdravila in farmacevtska zdravila (npr. Rolitetraciklin (Mannichev izdelek tetraciklina in pirolidina), fluoksetin (antidepresiv), tramadol in tolmetin (protivnetno zdravilo).
- milo in detergenti: Mannicheva reakcija se uporablja za sintezo alkil aminov, ki pretvarjajo nepolarne ogljikovodike v milo ali detergente. Te nastale spojine se uporabljajo v različnih čistilnih aplikacijah, obdelavi avtomobilskega goriva in epoksidnih premazih
- polieteramini iz substituiranih alkil etrov z razvejano verigo
- α,β-nenasičeni ketoni s toplotno razgradnjo Mannichevih reakcijskih produktov (npr. metil vinil keton iz 1-dietilamino-butan-3-ona)

Hielscher Ultrasonics proizvaja visoko zmogljive ultrazvočne homogenizatorje iz laboratorij k industrijska velikost.