Ultrasonik Olarak Teşvik Edilen Michael Ekleme Reaksiyonu

Asimetrik Michael reaksiyonları, sonikasyondan büyük ölçüde yararlanabilen bir tür organokatalitik reaksiyondur. Michael reaksiyonu veya Michael ilavesi, hafif koşullar altında karbon-karbon bağlarının oluştuğu kimyasal sentezler için yaygın olarak kullanılır. Ultrasonikasyon ve sonokimyasal etkileri, daha yüksek verim, önemli ölçüde azaltılmış reaksiyon süresi ve aynı zamanda çevre dostu yeşil kimyaya katkıda bulunan Michael reaksiyonlarını sürmek ve teşvik etmek için oldukça etkilidir.

Sonokimya ve Michael ilavesi

Sonokimya, kimyasal reaksiyonlar üzerindeki faydalı etkileri nedeniyle iyi bilinmektedir – genellikle daha yüksek verim, hızlandırılmış reaksiyon hızı, daha ılıman, çevre dostu koşulların yanı sıra tasarruf ve basit kullanım ile sonuçlanır. Bu, sonokimyanın sentetik ve katalitik kimyasal reaksiyonları aktive etmek, teşvik etmek ve yönlendirmek için verimli ve zararsız bir yöntem olduğu anlamına gelir. Ultrasonik işleme ve sonokimya mekanizması, sıvı bir ortamda kabarcıkların şiddetli bir şekilde çökmesi yoluyla çok yüksek basınç ve sıcaklıkların benzersiz koşullarını indükleyen akustik kavitasyon olgusuna dayanmaktadır. Ultrasonik veya akustik kavitasyonun etkileri, yüksek enerjinin eklenmesiyle reaksiyonları başlatır, kütle transferini iyileştirir, böylece kimyasal dönüşümleri kolaylaştırır.
Michael reaksiyonu veya Michael ilavesi, bir elektron çeken grup içeren α.β doymamış bir karbonil bileşiğine bir karbanyon veya başka bir nükleofilin nükleofilik eklenmesidir. Michael reaksiyonu, daha büyük eşlenik eklemeler sınıfına gruplandırılır. Hafif karbon-karbon bağlarının oluşumu için en kullanışlı yöntemlerden biri olarak değerlendirilen Michael ilavesi, manifold maddelerinin organik sentezi için yaygın olarak kullanılmaktadır. Bir tür organokatalitik reaksiyon olan Michael ilavesinin birçok asimetrik varyantı mevcuttur.

Sonokataliz ve bazik kil, imidazol ilavesi ile katalize edilmiş Michael ilavesi

Martin-Aranda ve ark. (2002), bazik killer, yani Li+ ve Cs+ montmorillonitler tarafından katalize edilen etilakrilata Michael ilavesiyle N-ikameli imidazol türevlerinin 21 yeni bir sentez rotasını geliştirmek için ultrasonikasyondan ve sonokimyasal etkilerinden yararlandı. Ultrasonik aktivasyon kullanılarak, imidazol, iki temel kil kullanılarak etil akrilat ile yoğunlaştırıldı – Li+ ve Cs+ montmorillonitler. Li + ve Cs + montmorillonitler gibi alkali killer, sonikasyon altında aktif ve çok seçici katalizörlerdir, bu nedenle etil akrilata imidazolün Michael ilavesi üzerinde olumlu etkiler gösterir. Sonokimyasal olarak teşvik edilen kataliz, diğer geleneksel termal ısıtma reaksiyonlarıyla karşılaştırıldığında N-ikameli imidazol türevlerinin oluşumunu teşvik eder ve iyileştirir. Dönüşüm, killerin bazlığı ve ultrasonikasyon süresi ile artar. Cs+ montmorillonitler Li+'ya kıyasla kullanıldığında verim daha yüksekti, bu da daha yüksek baziklik nedeniyle açıklanabilir. (Aşağıdaki reaksiyon şemasına bakın)

Sonokatalitik reaksiyon: Etil akrilata imidazolün Michael ilavesi
(şema Mohapatra ve diğerleri, 2018'den uyarlanmıştır.)

Başka bir ultrason destekli Michael ilavesi, silika sülfürik asidin indol katalizini teşvik etmesidir. Li ve ark. (2006), oda sıcaklığında% 50-85'lik β-indolilketon verimlerini elde etmek için ultrasonikasyon altında silika sülfürik asit ve α.β-doymamış ketonları reaksiyona soktu.

Solventsiz ve Katalizörsüz Aza-Michael Reaksiyonları

Aminlerin konjuge alkenlere eşlenik ilavesi – aza-Michael reaksiyonu olarak bilinir – çeşitli karmaşık doğal ürünlerin, antibiyotiklerin, a-amino alkollerin ve kiral yardımcı maddelerin sentezi için kimyasal bir anahtar adımdır. Ultrasonikasyon, çözücü içermeyen ve katalizör içermeyen bir ortamda böyle bir aza-Michael ekleme reaksiyonunu teşvik etmek için yetenekli gösterilmiştir.

Sudaki ultrason kaynaklı aza-Michael reaksiyonu, çeşitli aminler ve doymamış ketonlar, doymamış nitril ve doymamış ester ile test edilmiştir. Sonokimyasal olarak teşvik edilen reaksiyon, hızlı ve basit bir prosedürde yüksek verim verdi.
çalışma ve tablo: © Bandyopadhyay ve ark., 2012

Alifatik aminler içeren ferrosenilonların basit bir Michael ilavesi, oda sıcaklığında çözücüler ve katalizörler kullanılmadan sonokimyasal olarak teşvik edilen bir reaksiyonda çalıştırılabilir. Bu sonokimyasal Michael ilavesi, yüksek verim veren hızlı bir süreçte 1-ferrosenil-3-amino karbonil bileşiklerini karşılayabilir, bu da kalkon, karboksilik ester vb. gibi diğer α, β-doymamış karbonil bileşiklerinin aza-Michael reaksiyonunda da etkilidir. Bu sonokimyasal reaksiyon sadece çok basit ve kullanımı kolay değil, aynı zamanda yeşil kimyanın özellikleri olan hızlı, çevre dostu ve ucuz bir süreçtir. (Yang ve diğerleri, 2005)
Banik'in araştırma grubu, ultrasonikasyon uygulayan α.β-doymamış karbonil bileşiklerine birkaç aminin aza-Michael ilave reaksiyonu için başka bir basit, anlaşılır, hızlı, sulu aracılı katalizör içermeyen protokol geliştirdi. α.β doymamış ketonlara, esterlere ve nitrillere sonokimyasal olarak indüklenen birkaç amin ilavesi, suda ve solvent içermeyen koşullar altında çok verimli bir şekilde gerçekleştirilmiştir. Bu yöntemde herhangi bir katalizör veya katı destek kullanılmamıştır. Ultrason kaynaklı yöntem altında suda reaksiyon hızında kayda değer bir artış gözlenmiştir. Çevreye zarar vermeyen bu prosedür, gelişmiş seçicilik ile ürünlerin temiz bir şekilde oluşmasını sağlamıştır. (Bandyopadhyay ve diğerleri, 2012)

Çözücülerin ve sonokimyasal işlemin 1 mL çözücü içinde piperidin (1 mL) ve metil akrilatın (1 mL) aza-Michael reaksiyonu üzerindeki etkileri.
çalışma ve tablo: © Bandyopadhyay ve ark., 2012

Sonokimyasal Reaksiyonlar için Ultrasonik Problar ve Reaktörler

Hielscher ultrasonicators'ın gelişmiş donanım ve akıllı yazılımı, güvenilir sonokimyasal işlemeyi garanti etmek için tasarlanmıştır, örneğin tekrarlanabilir sonuçlarla ve kullanıcı dostu bir şekilde organik sentez ve kataliz reaksiyonları gerçekleştirmek.
Hielscher Ultrasonik sistemler, Michael ilaveleri, Mannich reaksiyonu, Diels-Alder reaksiyonu ve diğer birçok birleştirme reaksiyonu gibi organik sentetik reaksiyonlar dahil olmak üzere sonokimyasal süreçler için dünya çapında kullanılmaktadır. Yüksek kaliteli kimyasal ürünlerin yüksek verimlerinin sentezi için güvenilir olduğu kanıtlanmış, Hielscher ultrasonicators sadece laboratuvar ortamlarında değil, aynı zamanda endüstriyel üretimde de kullanılmaktadır. Sağlamlıkları ve az bakım gerektirmeleri nedeniyle, ultrasonicator'larımız genellikle ağır hizmet uygulamaları ve zorlu ortamlar için kurulur.
Sonokimyasal sentezler, katalizörler, kristalleşme ve diğer reaksiyonlar için Hielscher ultrasonik işlemciler zaten dünya çapında ticari ölçekte kuruludur. Sonokimyasal üretim sürecinizi görüşmek için şimdi bizimle iletişime geçin! Deneyimli personelimiz, sonokimyasal sentez yolu, ultrasonik sistemler ve fiyatlandırma hakkında daha fazla bilgi paylaşmaktan memnuniyet duyacaktır!

Aşağıdaki tablo size ultrasonicators'ımızın yaklaşık işleme kapasitesinin bir göstergesini verir:

Literatür / Referanslar