Klickkemi – så förbättras klickreaktioner med ultraljudsbehandling

Klickkemiska reaktioner, såsom kopparkatalyserad azid–alkyn-cykloaddition (CuAAC), kan dra stor nytta av högeffektultraljud. Sonokemiska effekter ökar utbytet och omsättningsgraden. Dessutom förbättras klickkemiska reaktioners totala effektivitet. Som en teknik inom grön kemi bidrar ultraljudsbehandling till effektivare och miljövänligare kemiska reaktioner.

Ultraljudsfrämjad kopparkatalyserad azid–alkyn-cykloaddition

Kopparkatalyserad azid–alkyn-cykloaddition (CuAAC) är känd som det viktigaste och mest framträdande exemplet på klickkemiska reaktioner. Cravotto och kollegor vid universitetet i Turin (Italien) har utvecklat ett protokoll för en ultraljudsassisterad 1,3-dipolär cykloadditionsreaktion mellan azider och alkyner med metallisk koppar (Cu) som katalysator. Azidogruppen deltar lätt i denna typ av organisk reaktion. Azidogruppens förmåga att kopplas till alkyner förbättras avsevärt i närvaro av Cu(I) och ultraljudsbehandling främjar klickreaktionen.

Sonokemiskt förbättrad klickkemi: Den kopparkatalyserade cykloadditionen med fenylacetylen förbättras genom ultraljudsbehandling.
(Studie och illustration: © Cintas et al., 2010)

Fördelar med sonokemiska reaktioner

Ultraljudssyntes (sonosyntes) har tack vare sina många fördelar blivit en av de mest uppskattade intensifieringsteknikerna inom kemin. Sonokemiskt främjade reaktioner överträffar konventionella metoder som bygger på omrörning eller uppvärmning vad gäller reaktionshastighet, utbyte, enkel hantering, produkternas renhet, energieffektivitet osv. Det är vetenskapligt visat att högeffektultraljud kan främja kemiska reaktioner och minska såväl reaktionstiden som oönskade sidoreaktioner. Som en alternativ grön energikälla gör ultraljudsbehandling många kemiska reaktioner miljövänligare, eftersom mindre mängder reaktanter, mildare lösningsmedel och mindre energi krävs.

Sonokemiska kopparkatalyserade organiska reaktioner

De gynnsamma effekterna av ultraljud och sonokemi på reaktioner som involverar metaller är välkända. Ultraljudsbehandling främjar mekaniskt avlägsnande av passiverande skikt och förbättrar både massöverföringen och elektronöverföringen från metallen till den organiska acceptorn.
Ultraljudsassisterad klicksyntes har använts för framställning av ett brett spektrum av 1,4-disubstituerade 1,2,3-triazolderivat med utgångspunkt i både små molekyler och oligomerer såsom cyklodextriner (CD). Med detta effektiva och grönare protokoll kan alla addukter syntetiseras på 2–4 h (inklusive upparbetning och exklusive karakterisering). Klickkemi har visat sig kunna koppla kemi direkt till biologi och därmed bli en verkligt tvärvetenskaplig reaktion med ett extremt brett tillämpningsområde.
(jfr Cintas et al., 2010)

Tidsbesparande klickkemi genom ultraljudsaccelererad reaktionskinetik

Användning av ultraljud kan accelerera långsamma kemiska reaktioner som normalt tar flera timmar vid satsvis drift. Tack vare avsevärt förbättrad reaktionskinetik kan reaktionstiden minskas till några minuter. Användning av en ultraljudsflödesreaktor kan förbättra utbytena avsevärt och ge tidsbesparingar, vilket leder till hög effektivitet för synteser som vanligtvis är långsamma.

Högpresterande ultraljudsapparater för sonokemiskt förbättrade klickreaktioner

Hielscher Ultrasonics utvecklar, tillverkar och distribuerar högpresterande ultraljudsapparater av sondtyp, sonokemiska reaktorer och tillbehör för avancerade sonokemiska processer. Med ultraljudsprocessorer från 50 watt till 16 000 watt per sond (sonotrod / horn) kan Hielscher erbjuda dig den mest lämpliga sonokemiska utrustningen för din kemiska reaktion.
Hielschers ultraljudsapparater är kända för sin kvalitet, tillförlitlighet och robusthet. Hielscher Ultrasonics är ett ISO-certifierat företag och lägger särskild vikt vid högpresterande ultraljudsapparater med den senaste tekniken och hög användarvänlighet. Självklart är Hielschers ultraljudsapparater CE-kompatibla och uppfyller kraven enligt UL, CSA och RoHs.

Tabellen nedan ger en uppfattning om våra ultraljudsapparaters ungefärliga bearbetningskapacitet: