Sonication tomonidan targ'ib organokatalitik reaktsiyalar

Organik kimyoda organokataliz - bu kimyoviy reaksiya tezligi organik katalizator tomonidan oshirilgan katalizning bir turi. Bu “organokatalizator” organik birikmalarda joylashgan uglerod, vodorod, oltingugurt va boshqa nometall elementlardan iborat. Kimyoviy tizimlarga yuqori quvvatli ultratovushni qo'llash sonokimyo deb nomlanadi va hosilni oshirish, reaktsiya tezligini yaxshilash va reaktsiya tezligini tezlashtirish uchun yaxshi o'rnatilgan texnikadir. Sonikatsiya ostida, ko'pincha kiruvchi yon mahsulotlardan qochib, kimyoviy yo'llarni almashtirish mumkin bo'ladi. Sonochemistry organokatalitik reaktsiyalarni yanada samarali va atrof-muhitga zarar etkazishi mumkin.

Asimmetrik organokataliz – Sonication tomonidan yaxshilangan

Sonochemistry, yuqori samarali ultratovushni kimyoviy tizimlarga qo'llash, organokatalitik reaktsiyalarni sezilarli darajada yaxshilashi mumkin. Ultrasonikatsiya bilan birgalikda assimetrik organokataliz ko'pincha organokatalizni ekologik toza yo'nalishga aylantirish imkonini beradi va shu bilan yashil kimyo terminologiyasiga kiradi. Sonication (assimetrik) organokatlitik reaktsiyani tezlashtiradi va yuqori rentabellikka, tezroq konversiya tezligiga, mahsulotni oson izolyatsiya qilish/tozalash va yaxshilangan selektivlik va reaktivlikka olib keladi. Reaksiya kinetikasi va rentabelligini yaxshilashga hissa qo'shishdan tashqari, ultratovush ko'pincha ionli suyuqliklar, chuqur evtektik erituvchilar, yumshoq, toksik bo'lmagan erituvchilar va suv kabi barqaror reaktsiya erituvchilar bilan birlashtirilishi mumkin. Shunday qilib, sonokimyo nafaqat (assimetrik) organokatlitik reaktsiyaning o'zini yaxshilaydi, balki organokatalitik reaktsiyalarning barqarorligiga ham yordam beradi.

Tadqiqotlar sonokimyoviy kuchaygan oragnokatalitik reaktsiyalar uchun ko'p misollarni ko'rsatdi. Masalan, assimetrik sintez reaktsiyalari uchun metall-biomakromolekula gibrid katalizatorlarini yig'ish uchun chiral iskala sifatida ikki zanjirli DNK molekulalari ishlatiladi. G-quadruplex DNKga asoslangan katalizatorlar assimetrik Maykl qo'shilishi, Diels-Alder va Friedel-Crafts reaktsiyalarida qo'llanilgan. (Qarang: Chjao va Shen, 2018)
Inidium tomonidan qo'llab-quvvatlanadigan reaktsiya uchun sonikatsiya foydali ta'sir ko'rsatadi, chunki sonokimyoviy boshqariladigan reaktsiya yumshoqroq sharoitlarda ishlaydi va shu bilan diasteroselektsiyaning yuqori darajasini saqlaydi. Sonokimyoviy yo'ldan foydalanib, b-laktam uglevodlari, b-aminokislotalar va spirodiketopiperazinlarning shakar laktonlaridan organokatalitik sintezi, shuningdek, oksim efirlarida allyatsion va Reformatskiy reaktsiyalari bo'yicha yaxshi natijalarga erishildi.

Ultrasonik targ'ib qilingan organokatalitik dori sintezi

Rogozińska-Szymczak va Mlynarski (2014) organik erituvchilarsiz suvda a,b-to'yinmagan ketonlarga 4-gidroksikumarinning assimetrik Maykl qo'shilishi haqida xabar berishadi. – organik birlamchi aminlar va sonikatsiya bilan katalizlanadi. Enantiomerik toza (S,S)-difeniletilendiaminni qo'llash ultratovush yordamida tezlashtirilgan reaktsiyalar orqali yaxshi va a'lo rentabellikga (73-98%) va yaxshi enantioselektivlikka (76% ee gacha) ega bo'lgan bir qator muhim farmatsevtik faol birikmalarni beradi. Tadqiqotchilar ikkala enantiomerik shaklda antikoagulyant warfarinning "suvdagi qattiq moddalar" shakllanishi uchun samarali sonokimyoviy protokolni taqdim etadilar. Ushbu ekologik toza organokatalitik reaktsiya nafaqat kengaytirilishi mumkin, balki maqsadli dori molekulasini enantiomerik jihatdan sof shaklda beradi.

Terpenlarning sonokimyoviy epoksidlanishi

Charbonneau va boshqalar. (2018) sonikatsiya ostida terpenlarning muvaffaqiyatli epoksidlanishini ko'rsatdi. An'anaviy epoksidlanish katalizatordan foydalanishni talab qiladi, ammo sonikatsiya bilan epoksidlanish katalizatorsiz reaktsiya sifatida ishlaydi.
Limon dioksidi bioasosli polikarbonatlar yoki izosiyanat bo'lmagan poliuretanlarni ishlab chiqish uchun asosiy oraliq molekuladir. Sonikatsiya juda qisqa vaqt ichida terpenlarning katalizatorsiz epoksidlanishiga imkon beradi – ayni paytda juda yaxshi hosil beradi. Ultrasonik epoksidlanishning samaradorligini ko'rsatish uchun tadqiqot guruhi an'anaviy qo'zg'atuvchi va ultratovush ostida oksidlovchi vosita sifatida in-situ hosil bo'lgan dimetil dioksiran yordamida limonenning limonen dioksidga epoksidlanishini solishtirdi. Barcha sonication sinovlari uchun Hielscher UP50H (50W, 30kHz) laboratoriya ultratovush apparati ishlatilgan.

Limonenni 100% rentabellik bilan limonen dioksidiga to'liq aylantirish uchun zarur bo'lgan vaqt xona haroratida atigi 4,5 minut edi. Taqqoslash uchun, magnit aralashtirgich yordamida an'anaviy aralashtirishdan foydalanilganda, limonen dioksidining 97% hosiliga erishish uchun zarur bo'lgan vaqt 1,5 soatni tashkil qiladi. a-pinenning epoksidlanishi ikkala qo'zg'alish texnikasi yordamida ham o'rganilgan. Sonikatsiyada a-pinenning a-pinen oksidiga epoksidlanishi atigi 4 minutni talab qildi va olingan rentabellik 100% ni tashkil etdi, an'anaviy usul bilan solishtirganda reaksiya vaqti 60 minut edi. Boshqa terpenlarga kelsak, b-pinen atigi 4 daqiqada b-pinen oksidiga aylantirildi, farnezol esa 8 daqiqada 100% triepoksid hosil qildi. Limonen hosilasi bo'lgan karveol 98% rentabellik bilan karveol dioksidiga aylantirildi. Dimetil dioksiran yordamida karvonning epoksidlanish reaktsiyasida konversiya 5 daqiqada 100% ni tashkil etib, 7,8-karvon oksidi hosil bo'ldi.
Sonokimyoviy terpen epoksidlanishining asosiy afzalliklari oksidlovchi vositaning (yashil kimyo) ekologik toza tabiati, shuningdek, ultratovushli qo'zg'alish ostida bu oksidlanishni amalga oshiradigan reaktsiya vaqtining sezilarli darajada kamayishi hisoblanadi. Ushbu epoksidlanish usuli an'anaviy qo'zg'atishdan foydalanganda 90 daqiqaga nisbatan atigi 4,5 daqiqada limonen dioksidining 100% hosildorligi bilan limonenning 100% konversiyasiga erishishga imkon berdi. Bundan tashqari, reaksiya muhitida limonenning karvon, karveol va perrilil spirti kabi oksidlanish mahsulotlari topilmadi. Ultratovush ostida a-pinenning epoksidlanishi atigi 4 minutni talab qildi, halqaning oksidlanishisiz 100% a-pinen oksidi hosil bo'ldi. b-pinen, farnesol va karveol kabi boshqa terpenlar ham oksidlanib, epoksidning juda yuqori hosildorligiga olib keldi.

sonochemical ta'siri

Klassik usullarga muqobil ravishda, turli xil reaktsiyalar tezligini oshirish uchun sonokimyoviy asoslangan protokollar qo'llanildi, natijada reaktsiya vaqtlarini sezilarli darajada qisqartirish bilan yumshoqroq sharoitlarda hosil bo'lgan mahsulotlar paydo bo'ldi. Ushbu usullar yanada ekologik toza va barqaror deb ta'riflangan va kerakli transformatsiyalar uchun ko'proq selektivlik va kam energiya sarfi bilan bog'liq. Bunday usullarning mexanizmi akustik kavitatsiya fenomeniga asoslanadi, bu suyuqlik muhitida pufakchalarning shakllanishi, o'sishi va adiabatik qulashi orqali bosim va haroratning noyob sharoitlarini keltirib chiqaradi. Bu ta'sir massa almashinuvini yaxshilaydi va suyuqlikdagi turbulent oqimni oshiradi, kimyoviy o'zgarishlarni osonlashtiradi. Bizning tadqiqotlarimizda ultratovushdan foydalanish yuqori rentabellik va tozalik bilan qisqargan reaktsiya vaqtlarida birikmalar ishlab chiqarishga olib keldi. Bunday xususiyatlar farmakologik modellarda baholangan birikmalar sonini ko'paytirdi va qo'rg'oshinni optimallashtirish jarayonini tezlashtirishga yordam berdi.
Bu yuqori energiyali kirish nafaqat heterojen jarayonlarda mexanik ta'sirlarni kuchaytirishi mumkin, balki kutilmagan kimyoviy turlarning shakllanishiga olib keladigan yangi reaktivliklarni keltirib chiqarishi ham ma'lum. Sonokimyoni o'ziga xos qiladigan narsa bu kavitatsiyaning ajoyib hodisasi bo'lib, u mikro-ko'pikli muhitning mahalliy cheklangan maydonida o'zgaruvchan yuqori bosim / past bosim davrlari, juda yuqori harorat farqlari, yuqori kesish kuchlari va suyuqlik tufayli favqulodda ta'sirlarni keltirib chiqaradi. oqim.

Sonokimyoviy targ'ib qilingan organokatalitik reaktsiyalarning afzalliklari

Sonication organik sintez va katalizda tobora ko'proq foydalanilmoqda, chunki sonokimyoviy effektlar kimyoviy reaktsiyalarning sezilarli darajada kuchayishini ko'rsatadi. Ayniqsa, an'anaviy usullar (masalan, isitish, aralashtirish) bilan solishtirganda, sonokimyo yanada samarali, qulay va aniq nazorat qilinadi. Sonikatsiya va sonokimyo yuqori rentabellik, aralashmalarning tozaligi va selektivligi, qisqaroq reaktsiya vaqtlari, arzonroq xarajatlar, shuningdek, sonokimyoviy protsedurani ishlatish va boshqarishning soddaligi kabi bir qator muhim afzalliklarni taklif etadi. Ushbu foydali omillar ultratovush yordamida kimyoviy reaktsiyalarni nafaqat samaraliroq va tejamkor, balki atrof-muhitga ham zararli qiladi.
Ko'pgina organik reaktsiyalar sonication yordamida amalga oshirilganda qisqaroq reaktsiya vaqtida va / yoki yumshoqroq sharoitlarda yuqori hosil berishi isbotlangan.

Ultrasonikatsiya oddiy bir qozonli reaktsiyalarni amalga oshirishga imkon beradi

Sonikatsiya ko'p komponentli reaktsiyalarni tizimli ravishda turli xil birikmalarning sintezini ta'minlaydigan bir qozonli reaktsiyalar sifatida boshlash imkonini beradi. Bunday bir qozonli reaktsiyalar yuqori umumiy samaradorlik va ularning soddaligi uchun baholanadi, chunki oraliq mahsulotlarni izolyatsiya qilish va tozalash talab qilinmaydi.

Ultratovush to'lqinlarining assimetrik organokatalitik reaktsiyalarga ta'siri turli reaktsiya turlarida muvaffaqiyatli qo'llanilgan, shu jumladan fazalarni uzatish katalizlari, Hek reaktsiyalari, gidrogenlash, Mannich reaktsiyalari, Barbier va Barbierga o'xshash reaktsiyalar, Diels-Alder reaktsiyalari, Suzuki birlashma reaktsiyasi va Micheal qo'shilishi.

Organokatalitik reaktsiyangiz uchun ideal ultratovush qurilmasini toping!

Hielscher Ultrasonics yuqori samarali, yuqori sifatli ultratovush uskunasiga kelganda sizning ishonchli hamkoringizdir. Hielscher ultratovushli zondlarni, reaktorlarni va sonokimyoviy ilovalar uchun chashka shoxlarini loyihalashtiradi, ishlab chiqaradi va tarqatadi. Barcha jihozlar Germaniyaning Teltow shahrida (Berlin yaqinida) joylashgan bosh ofisimizda yuqori sifat uchun ISO sertifikatlangan protseduralar va nemis aniqligi bilan ishlab chiqariladi.
Hielscher ultrasonikatorlarining portfeli ixcham laboratoriya ultrasonikatorlaridan tortib keng miqyosli kimyoviy ishlab chiqarish uchun to'liq sanoat ultratovush reaktorlarigacha. Zondlar (shuningdek, sonotrodlar, ultratovushli shoxlar yoki uchlar deb ham ataladi), kuchaytirgich shoxlari va reaktorlar juda ko'p o'lcham va geometriyalarda mavjud. Sizning talablaringiz uchun moslashtirilgan versiyalar ham ishlab chiqarilishi mumkin.
Hielscher Ultrasonics beri’ ultratovushli protsessorlar har qanday hajmda mavjud bo'lib, kichik laboratoriya qurilmalaridan yirik sanoat protsessorlarigacha ommaviy va oqim kimyosi ilovalari uchun yuqori samarali sonikatsiya har qanday reaktsiya sozlamalarida osongina amalga oshirilishi mumkin. Ultrasonik amplitudani aniq sozlash – sonokimyoviy ilovalar uchun eng muhim parametr – Hielscher ultrasonikatorlarini pastdan juda yuqori amplitudalarda ishlashga va o'ziga xos kimyoviy reaksiya tizimining ultratovushli jarayon shartlariga mos ravishda amplitudani aniq sozlash imkonini beradi.
Hielscher ultratovush generatori avtomatik protokol protokoliga ega aqlli dasturiy ta'minotga ega. Qurilma yoqilgandan so'ng ultratovush energiyasi, harorat, bosim va vaqt kabi barcha qayta ishlash parametrlari avtomatik ravishda o'rnatilgan SD-kartada saqlanadi.
Jarayonni monitoring qilish va ma'lumotlarni yozib olish jarayonni doimiy standartlashtirish va mahsulot sifati uchun muhimdir. Avtomatik ravishda qayd etilgan jarayon ma'lumotlariga kirish orqali siz oldingi sonikatsiya ishlarini qayta ko'rib chiqishingiz va natijani baholashingiz mumkin.
Yana bir qulay xususiyat - bu raqamli ultratovush tizimlarimizni masofadan boshqarish pulti. Masofaviy brauzer boshqaruvi orqali siz ultratovush protsessoringizni istalgan joydan masofadan turib boshlashingiz, to'xtashingiz, sozlashingiz va kuzatishingiz mumkin.
Bizning yuqori samarali ultratovushli gomogenizatorlarimiz oragnokatalitik sintez reaktsiyangizni yaxshilashi haqida ko'proq bilish uchun hozir biz bilan bog'laning!

Quyidagi jadval sizga bizning ultrasonicators taxminiy qayta ishlash quvvatiga ega ekanligidan dalolat beradi: