Organik kimyada organocatalysis, kimyasal reaksiyon oranının organik bir katalizör tarafından artırıldığı bir kataliz şeklidir. Bu “organocatalyst” organik bileşiklerde bulunan karbon, hidrojen, kükürt ve diğer nonmetal elementlerden oluşur. Kimyasal sistemlere yüksek güçlü ultrason uygulaması sonokemistry ve verim artırmak, reaksiyon oranlarını artırmak ve reaksiyon hızını hızlandırmak için iyi kurulmuş bir teknik olarak bilinir. Sonication altında, istenmeyen yan ürünlerden kaçınarak kimyasal yolları değiştirmek genellikle mümkün hale gelir. Sonokimya, organosatalitik reaksiyonları teşvik haline getirerek onları daha verimli ve çevre dostu hale getirebilir.

Asimetrik Organocatalysis – Sonication tarafından geliştirildi

Sonokimya, kimyasal sistemlere yüksek performanslı ultrason uygulaması, organosatalitik reaksiyonları önemli ölçüde artırabilir. Ultrasonication ile birlikte asimetrik organocatalysis genellikle çevre dostu bir rotaya organokatalize dönüştürmek için izin verir, böylece yeşil kimya terminolojisi altına düşen. Sonication (asimetrik) organocatlytic reaksiyonu hızlandırır ve daha yüksek verim, daha hızlı dönüşüm oranları, daha kolay ürün izolasyonu / saflaştırma ve daha iyi seçicilik ve reaktivite sağlar. Reaksiyon kinetiği ve veriminin iyileştirilmesine katkıda bulunmanın yanı sıra, ultrasonication genellikle iyonik sıvılar, derin ötektik çözücüler, hafif, toksik olmayan çözücüler ve su gibi sürdürülebilir reaksiyon çözücüleri ile birleştirilebilir. Böylece, sonochemistry sadece (asimetrik) organokatlitik reaksiyonun kendisini iyileştirmekle kalmaz, aynı zamanda organosatalitik reaksiyonların sürdürülebilirliğine de yardımcı olur.

Araştırmalar sonokimyasal olarak yoğunlaşmış oragnokatalitik reaksiyonlar için manifold örnekler göstermiştir. Örneğin, asimetrik sentez reaksiyonları için metal-biyomacromolecule hibrid katalizörleri birleştirmek için chiral iskele olarak çift iplikli DNA molekülleri kullanılır. Asimetrik Michael ilavesi, Diels-Alder ve Friedel-Crafts reaksiyonlarında G-quadruplex DNA tabanlı katalizörler uygulanmıştır. (cf. Zhao ve Shen, 2018)
Inidium tarafından teşvik edilen reaksiyon için, sonikasyon yararlı etkiler gösterir, çünkü sonokimyasal olarak yönlendirilen reaksiyon daha hafif koşullar altında çalışır, böylece yüksek diasteroselection seviyelerini korur. Sonokimyasal yol kullanılarak, şeker laktonlarından β-laktam karbonhidratları, β-amino asit ve spirodiketopiperazinlerin organosatalitik sentezi ve oksimetre eterleri üzerinde allilasyon ve Reformatsky reaksiyonları üzerinde iyi sonuçlar elde edildi.

Ultrasonik Olarak Tanıtılan Organocatalytic İlaç Sentezi

Rogozińska-Szymczak ve Mlynarski (2014), organik ko-çözücüler olmadan su üzerinde α.β doymamış ketonlara 4 hidroksik pumarin asimetrik Michael ilavesini rapor ediyor – organik primer aminler ve sonication tarafından katalzır. Anantiyomerik olarak saf (S,S)-difenilenilenediamin uygulaması, ultrason ile hızlanan reaksiyonlar yoluyla iyi ila mükemmel verimlerde (s-98) ve iyi enantioselektivitelerde (v'ya kadar ee) bir dizi önemli farmasötik aktif bileşik sağlar. Araştırmacılar, antikoagülan warfarinin her iki enanyomerik formdaki 'su üzerindeki katılar' oluşumu için verimli bir sonokimyasal protokol sunarlar. Bu çevre dostu organosatalitik reaksiyon sadece ölçeklenebilir değil, aynı zamanda hedef ilaç moleküllerini anantiyomerik olarak saf formda verir.

Terpenlerin Sonokimyasal Epoksidasyonu

Charbonneau ve ark. (2018) sonikasyon altında terpenlerin başarılı epoksidasyon demostrated. Geleneksel epoksidasyon bir katalizör kullanılmasını gerektirir, ancak sonication ile epoksidasyon katalizörsüz reaksiyon olarak çalışır.
Limonen dioksit, biyobazlı polikarbonatların veya nonisosyanat poliüretanların gelişimi için önemli bir ara moleküldür. Sonication çok kısa bir reaksiyon süresi içinde terpenlerin katalizör ücretsiz epoksidasyonu sağlar – aynı zamanda çok iyi verim verir. Ultrasonik epoksidasyonun etkililiğini göstermek için, araştırma ekibi limonenin epoksidasyonunu limonene dioksit ile yerinde üretilen dimetil dioksinanı hem geleneksel ajitasyon hem de ultrasonication altında oksitleyici ajan olarak kullanarak karşılaştırdı. Tüm sonication denemeleri için Hielscher UP50H (50W, 30kHz) laboratuvar ultrasonicator kullanıldı.

Limonene'yi sonikasyon altında% 100 verim ile limonen dioksite tamamen dönüştürmek için gereken süre oda sıcaklığında sadece 4,5 dakikaydı. Buna karşılık, manyetik karıştırıcı kullanılarak geleneksel ajitasyon kullanıldığında, limonen dioksitin% 97 verimine ulaşmak için gerekli süre 1,5 saatti. α-pinene epoksidasyonu da her iki ajitasyon tekniği kullanılarak incelenmiştir. sonikasyon altında α-pinene α-pinene oksit epoksidasyonu, elde edilen verim% 100 ile sadece 4 dakika gerektirirken, geleneksel yöntemle karşılaştırıldığında reaksiyon süresi 60 dk idi. Diğer terpenlere gelince, β-pinene sadece 4 dakikada β-pinene oksit'e dönüştürülürken, farnesol 8 dakikada triepoksid'in% 100'ünü verdi. Bir limonen türevi olan carveol, % 98 verimle carveol dioksite dönüştürüldü. Dimetil dioksinan kullanarak carvone epoksidasyon reaksiyonunda dönüşüm 7,8-carvone oksit üreten 5 dakikada% 100 idi.
Sonokimyasal terpen epoksidasyonun ana avantajları, oksitleyici maddenin (yeşil kimya) çevre dostu doğasının yanı sıra ultrasonik ajitasyon altında bu oksidasyonu gerçekleştiren önemli ölçüde azaltılmış reaksiyon süresidir. Bu epoksidasyon yöntemi, geleneksel ajitasyon kullanıldığında 90 dakikaya kıyasla sadece 4,5 dakikada% 100 limonen dioksit verimi ile limonenin% 100 dönüşümüne ulaşmayı sağladı. Ayrıca reaksiyon ortamında carvone, carveol ve perrilil alkol gibi limonen oksidasyon ürünlerine rastlanmamadır. Ultrason altında α-pinene epoksidasyonu sadece 4 dakika gerektirdi, halkanın oksidasyonu olmadan α-pinene oksitin% 100'ünü verdi. β-pinene, farnesol ve carveol gibi diğer terpenler de oksitlenmiştir ve bu da çok yüksek epoksit verimine yol açtı.

sonochemical etkileri

Klasik yöntemlere alternatif olarak, çok çeşitli reaksiyon oranlarını artırmak için sonokimyasal tabanlı protokoller kullanılmıştır, bu da reaksiyon sürelerinde önemli bir azalma ile daha hafif koşullarda üretilen ürünlerle sonuçlanır. Bu yöntemler daha çevre dostu ve sürdürülebilir olarak tanımlanmıştır ve istenen dönüşümler için daha fazla seçicilik ve daha düşük enerji tüketimi ile ilişkilidir. Bu tür yöntemlerin mekanizması, sıvı ortamda kabarcıkların oluşumu, büyümesi ve adyabatik çökmesi yoluyla benzersiz basınç ve sıcaklık koşullarına neden olan akustik kavitasyon olgusuna dayanmaktadır. Bu etki kütle transferini iyileştirir ve sıvıdaki çalkantılı akışı artırarak kimyasal dönüşümleri kolaylaştırır. Çalışmalarımızda ultrason kullanımı, yüksek verim ve saflık ile reaksiyon sürelerinin azalmasında bileşiklerin üretilmesine yol açmıştır. Bu özellikler farmakolojik modellerde değerlendirilen bileşiklerin sayısını artırarak optimizasyon sürecine öncülük etmek için vuruşu hızlandırmaya katkıda bulunmaktadır.
Bu yüksek enerjili girdi sadece heterojen proseslerde mekanik etkileri artırmakla kalmaz, aynı zamanda beklenmedik kimyasal türlerin oluşumuna yol açan yeni yenidenivitelere neden olduğu bilinmektedir. Sonokemistriyi benzersiz kılan şey, mikro kabarcık ortamının yerel olarak sınırlı bir alanında, değişen yüksek basınç / düşük basınç döngüleri, çok yüksek sıcaklık farkları, yüksek kesme kuvvetleri ve sıvı akışı nedeniyle olağanüstü etkiler yaratan olağanüstü kavitasyon olgusudur.

Sonokimyasal Olarak Teşvik Edilen Organosatalitik Reaksiyonların Avantajları

Sonokimyasal etkiler kimyasal reaksiyonların önemli ölçüde yoğunlaşmasını gösterdiğinden, sonication organik sentez ve katalizde giderek daha fazla kullanılmaktadır. Özellikle geleneksel yöntemlerle karşılaştırıldığında (örneğin, ısıtma, karıştırma), sonochemistry daha verimli, kullanışlı ve hassas bir şekilde kontrol edilebilir. Sonication ve sonochemistry, daha yüksek verim, bileşiklerin ve seçiciliğin artan saflığı, daha kısa reaksiyon süreleri, daha düşük maliyetler ve sonokimyasal prosedürün işletılması ve işlenmesinde basitlik gibi çeşitli önemli avantajlar sunar. Bu yararlı faktörler ultrasonik destekli kimyasal reaksiyonları sadece daha etkili ve koruyucu değil, aynı zamanda çevre dostu hale getirir.
Çok sayıda organik reaksiyon, sonikasyon kullanılarak gerçekleştirildiğinde daha kısa reaksiyon süresinde ve / veya daha hafif koşullarda daha yüksek verim verdiği kanıtlanmıştır.

Ultrasonication Basit Tek Pot Reaksiyonlar için izin verir

Sonication yapısal olarak çeşitli bileşiklerin sentezini sağlayan tek pot reaksiyonlar olarak çok bileşenli reaksiyonlar başlatmak için izin verir. Bu tür tek pot reaksiyonları, yüksek genel verimlilik ve basitlikleri için değerlidir, çünkü ara maddelerin izolasyonu ve saflaştırılması gerekli değildir.

Ultrason dalgalarının asimetrik organosatalitik reaksiyonlar üzerindeki etkileri faz transfer katalizleri, Heck reaksiyonları, hidrojenasyon, Mannich reaksiyonları, Barbier ve Barbier benzeri reaksiyonlar, Diels-Alder reaksiyonları, Suzuki kavrama reaksiyonu ve Micheal ilavesi dahil olmak üzere çeşitli reaksiyon tiplerinde başarıyla uygulanmıştır.

Organosatalitik Reaksiyonunuz İçin İdeal Ultrasonicator'u Bulun!

Hielscher Ultrasonics, yüksek performanslı, yüksek kaliteli ultrasonik ekipman söz konusu olduğunda güvenilir ortağınızdır. Hielscher, sonokimyasal uygulamalar için son teknoloji ultrasonik problar, reaktörler ve bardak boynuzları tasarlar, üretir ve dağıtır. Tüm ekipmanlar ISO sertifikalı prosedürler altında ve Almanya Teltow'daki (Berlin yakınlarındaki) merkezimizde üstün kalite için Alman hassasiyetinde üretilmektedir.
Hielscher ultrasonicators portföyü, kompakt laboratuvar ultrasonicators'tan büyük ölçekli kimyasal üretim için tamamen endüstriyel ultrasonik reaktörlere kadar değişmektedir. Problar (sonotrodlar, ultrasonik boynuzlar veya uçlar olarak da bilinir), güçlendirici boynuzlar ve reaktörler çok sayıda boyut ve geometride kolayca mevcuttur. Özelleştirilmiş versiyonlar da gereksinimlerinize göre üretilebilir.
Beri Hielscher Ultrasonics’ ultrasonik işlemciler, küçük laboratuvar cihazlarından büyük endüstriyel işlemcilere kadar her boyutta toplu ve akış kimyası uygulamaları için mevcuttur, yüksek performanslı sonication herhangi bir reaksiyon kurulumuna kolayca uygulanabilir. Ultrasonik genlik hassas ayarlama – sonokimyasal uygulamalar için en önemli parametre – Hielscher ultrasonicators düşük ila çok yüksek genliklerde çalıştırmak ve tam olarak belirli kimyasal reaksiyon sisteminin gerekli ultrasonik işlem koşullarına genlik ince ayar sağlar.
Hielscher ultrasonik jeneratör otomatik veri protokolü ile akıllı bir yazılım özelliği. Ultrasonik enerji, sıcaklık, basınç ve zaman gibi tüm önemli işleme parametreleri, cihaz açılır açılmaz otomatik olarak yerleşik bir SD karta depolanır.
Süreç izleme ve veri kaydı, sürekli proses standardizasyonu ve ürün kalitesi için önemlidir. Otomatik olarak kaydedilen işlem verilerine erişerek, önceki sonication çalıştırmalarını gözden geçirip sonucu değerlendirebilirsiniz.
Başka bir kullanıcı dostu özellik, dijital ultrasonik sistemlerimizin tarayıcı uzaktan kumandasıdır. Uzaktan tarayıcı kontrolü ile ultrasonik işlemcinizi her yerden uzaktan başlatabilir, durdurabilir, ayarlayabilir ve izleyebilirsiniz.
Yüksek performanslı ultrasonik homojenizatörlerimiz hakkında daha fazla bilgi edinmek için oragnocatalytic sentez reaksiyonunuzu geliştirebilir!

Aşağıdaki tablo size bizim ultrasonicators yaklaşık işleme kapasitesinin bir göstergesidir: