Ultrazvočno promovira michael dodatek reakcija

Asimetrične Michael reakcije so vrsta organokatalitičnih reakcij, ki lahko veliko koristi od sonication. Michaelova reakcija ali Michaelov dodatek se pogosto uporablja za kemične sinteze, kjer se ogljik-ogljikove vezi oblikujejo pod blagimi pogoji. Ultrasonication in njeni sonokemični učinki so zelo učinkoviti pri vožnji in spodbujanju Michael reakcij, ki so posledica višjih donosov, bistveno skrajšanega časa reakcije in hkrati prispevajo k okolju prijazni zeleni kemiji.

Sonokemijo in Michaelovo dodajanje

Sonokemija je dobro uveljavljena za svoje koristne učinke na kemične reakcije – pogosto povzročijo večje donose, pospešeno reakcijo, blažje, okolju prijazne razmere ter prihranijo in preprosto delovanje. To pomeni, da je sonokemija učinkovita in nedolžna metoda za aktiviranje, spodbujanje in pogon sintetičnih in katalitičnih kemičnih reakcij. Mehanizem ultrazvočne obdelave in sonokemije temelji na pojavu akustične kavitacije, ki z nasilnim kolapsom mehurčkov v tekočem mediju inducira edinstvene pogoje zelo visokih pritiskov in temperatur. Učinki ultrazvočne ali akustične kavitacije sprožijo reakcije z uvedbo visoke energije, izboljšajo prenos mase in s tem olajšajo kemične transformacije.
Michaelova reakcija ali Michaelovo dodajanje je jedrski dodatek karbanona ali drugega jednika k α,β-nenasičene karbonilne spojine, ki vsebuje skupino, ki umika elektrone. Michaelova reakcija je združena v večji razred konjugnih dodatkov. Michaelov dodatek, ki je vrednoten kot ena izmed najbolj uporabnih metod za blago nastanek karbonsko-ogljikovih vezi, se michaelov dodatek pogosto uporablja za organsko sintezo razmnožnih snovi. Obstajajo številne asimetrične različice Michaelovega dodatka, ki so vrsta organokatalitičnih reakcij.

Sonokataliza in osnovna glina katalized Michael Dodatek imidazola

Martin-Aranda et al. (2002) je izkoristil ultrasonikacijo in njene sonokemične učinke, da bi razvil nove sintezne poti N-substituirano imidazol derivatov 21 z Michaelovim dodatkom imidazola etilakrilat kataliziran z osnovnimi glinami, in sicer Li+ in Cs+ montmorillonites. Z ultrazvočno aktivacijo je bil imidazol kondenziran z etil akrilato z uporabo dveh osnovnih glinenih – Li+ in Cs+ montmorillonitis. Alkalne gline, kot sta Li+ in Cs+ montmoriloniti, so aktivne in zelo selektivne katalizatorje pod sonikacijo in s tem kažejo pozitivne učinke na Michaelovo dodajanje imidazola etil akrilatu. Sonokemično promovirana kataliza spodbuja in izboljšuje nastanek derivatov imidazola, ki jih nadomešča N, v primerjavi z drugimi konvencionalnimi reakcijami toplotnega ogrevanja. Pretvorba se poveča z osnovnostjo gline in časom do ultrasonikacije. Donos je bil višji, ko so uporabili Cs+ montmorillonites v primerjavi z Li+, kar bi bilo mogoče pojasniti zaradi večje osnove. (Glej spodnjo shemo reakcije)

Sonokatalitična reakcija: Michaelovo dodajanje imidazola etil akrilatu
(shema, prilagojena iz programa Mohapatra et al, 2018.)

Še en ultrazvok pomaga Michael dodatek je silicijeva žveplova kislina spodbuja katalizo indola. Li et al. (2006) se je odzvala silicijeva žveplova kislina in α,β-nenasičenih ketonov pod ultrasonikacijo, da bi pridobili donos β-indolilketonov 50–85% pri sobni temperaturi.

Reakcije Aza-Michael brez vehikla in katalizatorja

Konjugirati dodatek aminov konjugirati alkeni – znan kot aza-Michaelova reakcija – je kemični ključni korak za sintezo različnih kompleksnih naravnih izdelkov, antibiotikov, a-amino alkoholov in kiralnih pomožnih sredstev. Ultrasonication je pokazala, da lahko spodbujajo tako aza-Michael dodatno reakcijo v brez topila in brez katalizatorja nastavitev.

Reakcijo aza-Michaela, ki jo je sprožil ultrazvok v vodi, so testirali z več amini in nenasičenih ketonov, nenasičenih nitril in nenasičenih esterjev. Sonokemično pospeševanje reakcije je dajalo visoke donose v hitrem in preprostem postopku.
študija in preglednica: © Bandyopadhyay et al., 2012

Facile Michael dodatek ferocenylenones z alifatskih aminov lahko teče v sonokemično spodbuja reakcijo brez uporabe topila in katalizatorjev pri sobni temperaturi. Ta sonokemični Michael dodatek si lahko privošči 1-ferocenyl-3-amino karbonilne spojine v hitrem procesu, ki daje visoke donose, ki je učinkovit tudi pri aza-Michael reakciji drugih α,β-nenasičenih karbonilnih spojin, kot so chalcone, karboksilični ester itd. Ta sonokemična reakcija ni le zelo preprosta in enostavna za obravnavo, je tudi hiter, okolju prijazen in poceni proces, ki so atributi zelene kemije. (Yang et al., 2005)
Raziskovalna skupina Banika je razvila še en preprost, enostaven, hiter, voden katalizat brez protokola za aza-Michaelovo reakcijo dodajanja več aminov na α.β-nenasičene karbonilne spojine, ki uporabljajo ultrasonication. Sonokemično inducirano dodajanje več aminov α,β-nenasičenih ketonov, esterjev in nitrilov je bilo izvedeno zelo učinkovito v vodi in v pogojih brez topila. Pri tej metodi ni bilo uporabljenih nobenih katalizovalcev ali trdnih podpor. V vodi so opazili izjemno povečanje stopnje reakcije po ultrazvoku. Ta okoljsko benigni postopek je zagotovil čisto oblikovanje izdelkov z okrepljeno selektivnostjo. (Bandyopadhyay et al., 2012)

Učinki topil in sonokemičnega zdravljenja na aza-Michaelovo reakcijo piperidina (1 ml) in metil akrilata (1 ml) v 1 ml vehikla.
študija in preglednica: © Bandyopadhyay et al., 2012

Ultrazvočne sonde in reaktorji za sonokemične reakcije

Prefinjena strojna in pametna programska oprema Hielscher ultrazvočnihtorjev je zasnovana tako, da zagotavlja zanesljivo sonokemično obdelavo, npr.
Hielscher Ultrasonics sistemi se uporabljajo po vsem svetu za sonokemične procese, vključno z organskimi sintetičnimi reakcijami, kot so Michaelovi dodatki, Mannichova reakcija, Diels-Alder reakcija in številne druge reakcije v zvezi. Dokazano zanesljiv za sintezo visokih donosov visokokakovostnih kemičnih izdelkov, Hielscher ultrasonicators se ne uporabljajo samo v laboratorijskih nastavitvah, ampak tudi v industrijski proizvodnji. Zaradi svoje robustnosti in nizkega vzdrževanja so naši ultrazvočniktorji običajno nameščeni za zahtevne aplikacije in v zahtevnih okoljih.
Hielscher ultrazvočni procesorji za sonokemične sinteze, katalizacije, kristalizacijo in druge reakcije so že nameščeni po vsem svetu v komercialnem obsegu. Kontaktirajte nas zdaj, da razpravljamo o vašem sonokemično proizvodnem procesu! Naše dobro izkušeno osebje bo z veseljem deliti več informacij o sonokemični sintezi pot, ultrazvočni sistemi in določanje cen!

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