Ultrasonically Promoted Michael Addition Reaction

Asimetrične Majkl reakcije su vrsta organokatalitičkih reakcija, koje mogu imati velike koristi od sonikacije. Majklova reakcija ili Majklov dodatak se široko koriste za hemijske sinteze, gde se ugljen-ugljenične veze formiraju pod blagim uslovima. Ultrazvučnost i njeni sonohemijski efekti su veoma efikasnosti u vožnji i promovisanju Majklove reakcije što rezultira većim prinosima, značajno smanjenim vremenom reakcije i istovremeno doprinosi ekološkoj zelenoj hemiji.

Sonohemija i Majklov dodatak

Sonohemija je dobro utvrđena zbog dobroćudnog uticaja na hemijske reakcije – često rezultirajući većim prinosima, ubrzanom brzinom reakcije, blažim, ekološki povoljnim uslovima kao i uštedom i jednostavnim radom. To znači da je sonohemija efikasan i bezopasan metod za aktiviranje, promovisanje i vožnju sintetičkih i katalitičkih hemijskih reakcija. Mehanizam ultrazvučne obrade i sonohemije zasniva se na fenomenu akustične kavitacije, koja izaziva jedinstvene uslove veoma visokog pritiska i temperature kroz nasilno urušavanje mehurića u tečnom medijumu. Efekti ultrazvučne ili akustične kavitacije pokreću reakcije uvođenjem visoke energije, poboljšavaju masovni prenos, čime olakšavaju hemijske transformacije.
Majklova reakcija ili Majklov dodatak je nukleofilni dodatak karbanionu ili drugom nukleofilu u jedinjenje karbonila od α.β nezasićenih koje sadrži grupu koja se povlači iz elektrona. Majklova reakcija je grupisana u veću klasu bračnih dodataka. Procenjen kao jedna od najkorisnijih metoda za blago formiranje ugljeničnih obveznica, Majklov dodatak se široko koristi za organsku sintezu manifold supstanci. Postoje mnoge asimetrične varijante Mihaela dodatka, koje su vrsta organokatalitičkih reakcija.

Sonocatalysis and Basic Clay Catalysed Michael Addition of Imidazole

Martin-Aranda et al. (2002) je iskoristio prednosti ultrazvučnosti i njenih sonohemijskih efekata u cilju razvoja rute sinteze romana N-zamene imidazole derivata 21 od strane Majkla dodatka imidazola etilakrilatu kataliziranom osnovnim glinama, tačnije Li+ i Cs+ montmorillonitima. Koristeći ultrazvučnu aktivaciju, imidazol je bio zgusnut etil akrilatom koristeći dve osnovne gline – Li+ i Cs+ montmorillonites. Alkalne gline kao što su Li+ i Cs+ montmorillonites su aktivne i veoma selektivni katalizatori pod sonikacijom, čime se pokazuju pozitivni efekti na Majklov dodatak imidazole etil akrilatu. Sonohemijski promovisana kataliza promoviše i poboljšava formiranje derivata imidazola koji su zamenjeni N u poređenju sa drugim konvencionalnim reakcijama na toplotno grejanje. Konverzija se povećava sa osnovnošću gline i vremenom do ultrazvučnosti. Prinos je bio veći kada je Cs+ montmorillonites korišćen u poređenju sa Li+, što bi se moglo objasniti zbog veće osnove. (Pogledajte šemu reakcije ispod)

Sonocatalytic reaction: Michael addition of imidazole to ethyl acrylate
(šema prilagođena iz Mohapatra et al, 2018.)

Još jedan Majklov dodatak uz pomoć ultrazvuka je silikatna sumporna kiselina koja promoviše katalizu indola. Li et al. (2006) je reagovao silika sumporna kiselina i α.β-nezasićeni ketoni pod ultrazvukom u cilju dobijanja prinosa od β-indolylketona od 50–85% na sobnoj temperaturi.

Solvent-Free and Catalyst-Free Aza-Michael Reactions

Konjugacija dodatka aminea konjugiranim alkenima – poznata kao aza-Michael reakcija – je hemijski ključni korak za sintezu različitih složenih prirodnih proizvoda, antibiotika, amino alkohola i čiralnih pomoćnih sredstva. Pokazalo se da je ultrazvučnost sposobna da promoviše takvu aza-Michael dodatnu reakciju u postavci bez rastvarača i bez katalizatora.

Ultrazvučno izazvana aza-Majklova reakcija u vodi testirana je sa nekoliko amina i nezasićenih ketona, nezasićenog nitrila i nezasićenog estera. Sonohemiиno promovisana reakcija dala je visoke prinose u brzoj i jednostavnoj proceduri.
study and table: © Bandyopadhyay et al., 2012

Facile Michael dodatak ferocenylenones sa alifatičnim aminama može se pokrenuti u sonohemijalno promovisanom reakcijom bez upotrebe rastvarača i katalizatora na sobnoj temperaturi. Ovaj sonohemijski Majklov dodatak može sebi da priušti 1-ferocenyl-3-amino carbonyl jedinjenja u brzom procesu dajući visoke prinose, što je takođe efikasno u aza-Majkl reakciji drugih α.β-nezasićenih jedinjenja gazila kao što su chalcone, carboxylic ester itd. Ova sonohemijska reakcija nije samo vrlo jednostavna i laka za rukovanje, već je i brz, ekološki i jeftin proces, koji su atributi zelene hemije. (Yang et al., 2005)
Istraživačka grupa Banik razvila je još jedan jednostavan, jednostavan, brz, aqueous-mediated catalyst-free protokol za aza-Michael dodatnu reakciju nekoliko amina na α.β-nezasićena gazilna jedinjenja koja primenjuju ultrazvučnost. Sonohemijski izazvano dodavanje nekoliko amina u α.β nezasićenih ketona, estera i nitrila izvedeno je veoma efikasno u vodi, kao i u uslovima bez rastvarača. U ovom metodu nisu korišćeni katalizatori ili čvrsta podrška. Izuzetno poboljšanje stope reakcije primećeno je u vodi pod metodom izazvanom ultrazvukom. Ova ekološki dobroćudna procedura obezbedila je čisto formiranje proizvoda sa poboljšanom selefikacionošću. (Bandyopadhyay et al., 2012)

Efekti rastvarača i sonohemijskog tretmana na aza-Michael reakciju piperidina (1 mL) i metil akrilata (1 mL) u 1 mL rastvarača.
study and table: © Bandyopadhyay et al., 2012

Ultrazvučne sonde i reaktori za sonohemijske reakcije

Sofisticirani hardverski i pametni softver Hielscher ultrazvučnih uređaja dizajniran je tako da garantuje pouzdanu sonohemijsku obradu, npr.
Hielscher Ultrasonics sistemi se koriste širom sveta za sonohemične procese uključujući organske sintetičke reakcije kao što su Michael dodaci, Mannich reakcija, Diels-Alder reakcija i mnoge druge reakcije na prevrat. Dokazano pouzdani za sintezu visokih prinosa visokokvalitetnih hemijskih proizvoda, Hielscher ultrazvučni se ne koriste samo u laboratorijskim postavkama već i u industrijskoj proizvodnji. Zbog svoje robusnosti i slabog održavanja, naši ultrazvučnici se obično postavljaju za teške dežurne aplikacije i u zahtevnim okruženjima.
Hielscher ultrazvučni procesori za sonohemijske sinteze, katalize, kristalizaciju i druge reakcije već su instalirani širom sveta u komercijalnim razmerama. Kontaktirajte nas odmah da razgovaramo o vašem sonohemijskom procesu proizvodnje! Naše dobro iskusno osoblje će rado podeliti više informacija o sonohemijskoj putanji sinteze, ultrazvučnim sistemima i cenama!

Табела испод показује приближни капацитет обраде наших ултразвучних уређаја: