Ултразвучно промовисана реакција на додавање Мицхаела

Асиметричне Мајклове реакције су врста органокаталитичких реакција, које могу имати велике користи од соникације. Мајклова реакција или Михаел адиција се широко користи за хемијске синтезе, где се везе угљеник-угљеник формирају у благим условима. Ултразвук и његови сонохемијски ефекти су веома ефикасни у покретању и промовисању Мицхаел реакција што резултира већим приносима, значајно смањеним временом реакције и истовремено доприносећи еколошки прихватљивој зеленој хемији.

Сонохемија и Мицхаел Аддитион

Сонохемија је добро позната због својих благотворних ефеката на хемијске реакције – често резултира већим приносима, убрзаном брзином реакције, блажим, еколошким условима, као и уштедом и једноставним руковањем. То значи да је сонохемија ефикасан и безопасан метод за активирање, промовисање и покретање синтетичких и каталитичких хемијских реакција. Механизам ултразвучне обраде и сонохемије заснива се на феномену акустичне кавитације, која индукује јединствене услове веома високих притисака и температура кроз насилно колапс мехурића у течном медију. Ефекти ултразвучне или акустичне кавитације покрећу реакције увођењем високе енергије, побољшавају пренос масе, чиме се олакшавају хемијске трансформације.
Мајклова реакција или адиција Мајкла је нуклеофилно додавање карбаниона или другог нуклеофила α,β-незасићеном карбонилном једињењу које садржи групу која повлачи електроне. Мајклова реакција је груписана у већу класу коњугованих адиција. Цењен као једна од најкориснијих метода за благо формирање веза угљеник-угљеник, Мицхаелов додатак се широко користи за органску синтезу вишеструких супстанци. Постоје многе асиметричне варијанте Михаеловог додавања, које су врста органокаталитичких реакција.

Сонокатализа и базична глина катализована Мицхаелом адицијом имидазола

Мартин-Аранда и др. (2002) искористили су предност ултразвучне обраде и њених сонохемијских ефеката како би развили нови пут синтезе Н-супституисаних деривата имидазола 21 Мицхаеловим додавањем имидазола етилакрилату катализованом базним глинама, наиме Ли+ и Цс+ монтморилонитима. Користећи ултразвучну активацију, имидазол је кондензован са етил акрилатом користећи две основне глине – Ли+ и Цс+ монтморилонити. Алкалне глине као што су Ли+ и Цс+ монтморилонити су активни и веома селективни катализатори под соникацијом, показујући тако позитивне ефекте на Мицхаелово додавање имидазола етил акрилату. Сонохемијски промовисана катализа промовише и побољшава формирање Н-супституисаних деривата имидазола у поређењу са другим конвенционалним реакцијама термичког загревања. Конверзија се повећава са основношћу глине и временом до ултразвучне обраде. Принос је био већи када су коришћени Цс+ монтморилонити у односу на Ли+, што се може објаснити већом базношћу. (Погледајте шему реакције испод)

Сонокаталитичка реакција: Мицхаелово додавање имидазола етил акрилату(шема прилагођена из Мохапатра ет ал, 2018.)

Још један Мицхаел-ов додатак уз помоћ ултразвука је катализа индола подстакнута силицијум сумпорном киселином. Ли ет ал. (2006) реаговали су са силицијум сумпорном киселином и α,β-незасићеним кетонима под ултразвуком да би добили приносе β-индолилкетона од 50–85% на собној температури.

Аза-Мицхаел реакције без растварача и катализатора

Коњуговано додавање амина коњугованим алкенима – позната као аза-Мајклова реакција – је хемијски кључни корак за синтезу различитих комплексних природних производа, антибиотика, а-амино алкохола и хиралних помоћних супстанци. Показало се да је ултразвук способан да промовише такву реакцију аза-Мицхаел адиције у окружењу без растварача и катализатора.

Ултразвучно индукована аза-Михаел реакција у води је тестирана са неколико амина и незасићених кетона, незасићеног нитрила и незасићеног естра. Сонохемијски промовисана реакција је дала високе приносе у брзој и једноставној процедури.студија и табела: © Бандиопадхиаи ет ал., 2012

Лако Мицхаелово додавање фероцениленона са алифатичним аминима може се извести у сонохемијски промовисаној реакцији без употребе растварача и катализатора на собној температури. Овај сонохемијски Мицхаелов додатак може да пружи 1-фероценил-3-амино карбонилна једињења у брзом процесу који даје високе приносе, који је такође ефикасан у аза-Мицхаел реакцији других α,β-незасићених карбонилних једињења као што су халкон, карбоксилни естар итд. Ова сонохемијска реакција није само врло једноставна и лака за руковање, већ је и брз, еколошки прихватљив и јефтин процес, који су атрибути зелене хемије. (Ианг ет ал., 2005.)
Истраживачка група из Баника развила је још један једноставан, директан, брз протокол без катализатора посредован у води за реакцију адиције аза-Мицхаел неколико амина на α,β-незасићена карбонилна једињења применом ултразвука. Сонохемијски индуковано додавање неколико амина α,β-незасићеним кетонима, естрима и нитрилима је спроведено веома ефикасно у води, као иу условима без растварача. У овој методи нису коришћени катализатори или чврсти носачи. Примећено је значајно повећање брзине реакције у води под методом индукованом ултразвуком. Ова еколошки бенигна процедура је обезбедила чисто формирање производа са повећаном селективношћу. (Бандиопадхиаи ет ал., 2012)

Ефекти растварача и сонохемијског третмана на аза-Михаел реакцију пиперидина (1 мЛ) и метил акрилата (1 мЛ) у 1 мЛ растварача.студија и табела: © Бандиопадхиаи ет ал., 2012

Ултразвучне сонде и реактори за сонохемијске реакције

Софистицирани хардвер и паметни софтвер Хиелсцхер ултрасоникатора су дизајнирани да гарантују поуздану сонохемијску обраду, нпр. извођење органске синтезе и реакција катализе са поновљивим резултатима и на начин који је једноставан за коришћење.
Хиелсцхер Ултрасоницс системи се користе широм света за сонохемијске процесе укључујући органске синтетичке реакције као што су Михаел додаци, Маннихова реакција, Диелс-Алдерова реакција и многе друге реакције спајања. Доказано као поуздани за синтезу високих приноса висококвалитетних хемијских производа, Хиелсцхер ултрасоникатори се не користе само у лабораторијским условима већ иу индустријској производњи. Због своје робусности и ниског одржавања, наши ултрасоникатори се обично инсталирају за тешке услове рада и у захтевним окружењима.
Хиелсцхер ултразвучни процесори за сонохемијске синтезе, катализе, кристализацију и друге реакције већ су инсталирани широм света у комерцијалним размерама. Контактирајте нас сада да разговарамо о вашем сонохемијском производном процесу! Нашем искусном особљу ће бити драго да подели више информација о путу сонохемијске синтезе, ултразвучним системима и ценама!

Табела у наставку даје вам индикацију приближних капацитета обраде наших ултразвучних апарата:

Литература? Референце