Reagimet e përmirësuara sonokimike të Diels-Alder

Reaksionet Diels-Alder përdoren gjerësisht për sintezat kimike, ku duhet të krijohen lidhje atomike karbon-karbon. Ultratingulli dhe efektet e tij sonokimike janë shumë efikase në drejtimin dhe promovimin e reaksioneve Diels-Alder që rezultojnë në rendimente më të larta, kohë të reduktuar ndjeshëm dhe në të njëjtën kohë duke qenë pjesë e kimisë së gjelbër miqësore me mjedisin.

Reagimi i Diels-Alder i përmirësuar në mënyrë sonokimike për kiminë e gjelbër

Reaksionet Diels-Alder janë reaksione kimike, në të cilat formohen lidhje midis atomeve të karbonit. Reaksioni Diels-Alder klasifikohet si një cikloadicion [4+2] i lejuar termikisht [_π4_s + _π2_s]. Meqenëse sinteza organike e asistuar me ultratinguj është një rrugë sintetike e gjelbër dhe efikase, e cila rrit shkallët e reagimit, rendimentin dhe selektivitetin e reaksioneve, sonikimi është një teknikë e thjeshtë dhe e besueshme e përdorur gjerësisht në laboratorë dhe në prodhimin industrial. Shpesh, rruga e promovuar në mënyrë sonokimike lehtëson transformimin organik në kushte ambienti të cilat përndryshe kërkojnë kushte drastike të temperaturës dhe presionit, gjë që ndihmon në kursimin e kostove të energjisë dhe e kthen sintezën kimike në një procedurë kursimi.

Reagimi tejzanor Diels-Alder duke përdorur tretës të thellë eutektikë

Tretësit eutektikë të thellë (DES) janë tretësira të acideve dhe bazave Lewis ose Brønsted që formojnë një përzierje eutektike. Meqenëse tretësit eutektikë të thellë janë jo të ndezshëm, kanë presione të ulëta avulli dhe toksicitet, dhe shpesh janë bërë nga komponime natyrore, ata janë një alternativë tretës kursimtare dhe më miqësore me mjedisin. Dihet që tretësit me ultratinguj dhe eutektikë të thellë punojnë në mënyrë sinergjike dhe për këtë arsye përdoren për sintezën kimike, si dhe në nxjerrjen me ultratinguj. Përdorimi i tretësve të thellë eutektikë është gjithashtu i dobishëm në reaksionet Diels-Alder të promovuara në mënyrë ultrasonike. Për shembull, sonikimi përdoret për të promovuar reaksionin Diels-Alder duke përdorur N-etilmaleimid si dienofile, duke ndryshuar natyrën e dienit në tretës të thellë eutektikë (DES) si nën ngrohjen konvencionale ashtu edhe me aktivizimin tejzanor.
Përdorimi i aktivizimit tejzanor në kombinim me tretës të thellë eutektikë rezultoi i dobishëm duke siguruar rendimente të mira në kohë reagimi të reduktuara në mënyrë drastike.

Reagimi Diels-Alder i përmirësuar në mënyrë tejzanor.
skema e përshtatur nga Marullo et al., 2020

Procedura e Përgjithshme për Reagimin Diels-Alder duke përdorur DES dhe Sonication

Reaksionet Diels-Alder të promovuara në mënyrë ultrasonike u kryen duke futur sondë tejzanor (sonotrode / bri) në enën e reagimit. Duke përdorur një sondë tejzanor me majë me diametër 0,5 cm, fuqia nominale e daljes ishte 70 W. Reaksionet u kryen në 40°C duke aplikuar modalitetin e inpulsit të sonikimit me cikle 5 sekonda ON dhe 20 sek FAKT. Reaksioni Diels-Alder i intensifikuar në mënyrë ultrasonike dha rendimente të mira në një kohë shumë më të shkurtër sesa në kushte të heshtura (70 minuta dhe 24 orë për reaksionet sonokimike dhe të heshtura, respektivisht).
Për të vlerësuar efikasitetin energjetik të reaksionit Diels-Alder të intensifikuar sonokimikisht, u krahasuan konsumi i energjisë për reaksionin e heshtur dhe atë të promovuar në mënyrë ultrasonike Diels-Alder. Llogaritjet dhanë një konsum prej 35,094 kJ/g për reaksionin e heshtur dhe 28,4 kJ/g për reaksionin e asistuar me ultratinguj (briri tejzanor me një fuqi dalëse prej 70 W energji neto), respektivisht. Kjo rezulton në një kursim 99% të energjisë për reaksionin Diels-Alder të drejtuar në mënyrë sonokimike. Të gjitha këto vëzhgime sugjerojnë fuqimisht se përdorimi i kombinuar i tretësve eutektikë të thellë (DES) dhe rrezatimit me ultratinguj është një metodologji efikase dhe e kursimit të energjisë për procese të rëndësishme sintetike si reaksioni Diels-Alder. (Marullo et al., 2020)

Efekti i tretësve të ndryshëm eutektikë të thellë në kombinim me sonikimin

Rezultatet më të mira për reaksionin Diels-Alder të promovuar me ultratinguj u arritën, kur tretësit eutektikë të thellë [ChCl]:[Fru] dhe [TBACl]:[EG] përdoren si tretës. Përdorimi i [ChCl]:[Fru] dhe [TBACl]:[EG] si tretës siguroi reduktime të konsiderueshme në kohën e reagimit si dhe përmirësime të konsiderueshme në rendiment (për [TBACl]:[EG] 73% dhe 87%, dhe për [ChCl ]:[Fru] 23 dhe 75% në kushte të heshtura dhe sonokimike, përkatësisht).
Në disa raste, përkatësisht kur [TBPCl]:[EG], [ChCl]:[Gly] dhe [AcChCl]:[EG] përdoren si tretës, rendimentet janë të krahasueshme me ato të marra në kushte të heshtura, por shkalla e procesi kimik është përmirësuar ende në mënyrë drastike nga sonication.
Sonicizimi funksionon shumë mirë me presion të ulët të avullit dhe tretës viskozë si lëngjet jonike (IL) pasi këto kushte lehtësojnë gjenerimin e efekteve më të mëdha të kavitacionit. Meqenëse tretësit eutektikë të thellë posedojnë veti fizike të ngjashme me lëngjet jonike, ato mund të përdoren në mënyrë të përshtatshme në lidhje me ultratingullin. Ndërveprimi i kombinuar i tretësve eutektikë të thellë (DES) dhe sonifikimit ul ndjeshëm kërkesën energjetike të reaksionit Diels-Alder. Mund të vërehen reduktime të konsiderueshme në kohën e reagimit nga 24 orë në 70 minuta, ndërkohë që jepen rendimente shumë të mira. Për sa i përket efikasitetit të procesit, kjo do të thotë se përdorimi i kombinuar i tretësve të thellë eutektikë (DES) dhe ultrazërit lejon të përpunohet një sasi materialesh 10 herë më e lartë se në kushte të heshtura. (Marullo et al., 2020)

Reagimi tejzanor Diels-Alder i Alkeneve Oxabiciklike

Wei dhe kolegët (2004) treguan se ultratingulli promovoi reaksionin Diels-Alder të furaneve të zëvendësuara me dienofile reaktive si dimetil acetilenedikarboksilate (DMAD) dhe dimetil maleate, dhanë alkene oksabiciklike të funksionalizuara në rendimente të mira. Reagimi i nxitur në mënyrë ultrasonike i cikloadicionit regiospecifik furano Diels-Alder të furaneve 2-vinilike me DMAD të pajisura me alkene oksabiciklike të funksionalizuara me rendiment të mirë.

Reagimet e Ciklodimit të Përmirësuara Sonokimike

Bravo dhe kolegët (2006) përshkruan një seri ciklo-shtesash sonokimike që përfshijnë ose ciklopentadien ose 1,3-ciklohexadien me dienofile karbonil në një lëng jonik me bazë imidazoliumi si mjedis reagimi. Ata demonstruan se ultratingulli përmirëson në mënyrë efektive këto reaksione të cikloaditimit duke rezultuar në rendimente më të larta dhe/ose kohë të reduktuara të reagimit kur krahasohen me reaksionet përkatëse të heshtura. Për shembull, për dienofile të thjeshta α, β- të pangopura si metil vinil ketoni ose akroleina, efektet e aktivizimit tejzanor janë të dukshme. Për shembull, metil vinil ketoni jep një rendiment prej 89% brenda 1 ore nga sonikimi i butë, ndërsa reaksioni i heshtur dha vetëm 52% brenda së njëjtës kohë reagimi.

Ultrasonikë në çdo madhësi për reaksione diels-alder të promovuara në mënyrë sonokimike

Hielscher Ultrasonics projekton, prodhon dhe shpërndan homogjenizues të tipit sondë tejzanor me performancë të lartë dhe pajisje sonokimike për integrimin në sistemet kimike të tilla si reaksionet e sintezës dhe katalizimit. Ultrasonikët Hielscher përdoren në mbarë botën si mjet i besueshëm për të nxitur, intensifikuar, përshpejtuar dhe përmirësuar reaksionet kimike.
Hielscher Ultrasonics’ Përpunuesit tejzanor janë të disponueshëm në çdo madhësi, nga pajisjet e vogla laboratorike deri tek përpunuesit e mëdhenj industrialë për aplikime të kimisë së grumbullit dhe rrjedhës. Rregullimi i saktë i amplitudës tejzanor – parametri më i rëndësishëm për aplikimet sonokimike – ju lejon të përdorni ultrasonikët Hielscher në amplituda të ulëta deri në shumë të larta dhe të rregulloni amplituda saktësisht me kushtet e kërkuara të procesit tejzanor të sistemit specifik të reaksionit kimik.
Gjeneratori tejzanor i Hielscher përmban një softuer të zgjuar me protokollim automatik të të dhënave. Të gjithë parametrat e rëndësishëm të përpunimit si energjia ultrasonike, temperatura, presioni dhe koha ruhen automatikisht në një kartë SD të integruar sapo pajisja të ndizet.
Monitorimi i procesit dhe regjistrimi i të dhënave janë të rëndësishme për standardizimin e vazhdueshëm të procesit dhe cilësinë e produktit. Duke hyrë në të dhënat e procesit të regjistruara automatikisht, mund të rishikoni ekzekutimet e mëparshme të sonikacionit dhe të vlerësoni rezultatin.
Një tjetër veçori miqësore për përdoruesit është telekomanda e shfletuesit të sistemeve tona dixhitale ultrasonike. Nëpërmjet kontrollit të largët të shfletuesit ju mund të filloni, ndaloni, rregulloni dhe monitoroni procesorin tuaj tejzanor nga distanca nga kudo.
Na kontaktoni tani për të mësuar më shumë rreth homogjenizuesve tanë tejzanor me performancë të lartë që mund të përmirësojnë reagimin tuaj të sintezës organike si reagimet Diels-Alder, reaksionet Mannich ose shtimi Michael ndër shumë të tjera!

Tabela e mëposhtme ju jep një tregues të kapacitetit të përafërt të përpunimit të ultrasonikëve tanë: