Sonokimyoviy jihatdan yaxshilangan Diels-Alder reaktsiyalari

Diels-Alder reaktsiyalari kimyoviy sintezlar uchun keng qo'llaniladi, bu erda atomik uglerod-uglerod aloqalari hosil bo'lishi kerak. Ultrasonikatsiya va uning sonokimyoviy ta'siri Diels-Alder reaktsiyalarini haydash va targ'ib qilishda juda samarali bo'lib, natijada yuqori rentabellikga olib keladi, reaktsiya vaqtini sezilarli darajada kamaytiradi va shu bilan birga ekologik toza yashil kimyoning bir qismi bo'ladi.

Yashil kimyo uchun sonokimyoviy jihatdan kengaytirilgan Diels-Alder reaktsiyasi

Diels-Alder reaktsiyalari kimyoviy reaktsiyalar bo'lib, ularda uglerod atomlari orasidagi bog'lanishlar hosil bo'ladi. Diels-Alder reaktsiyasi termal ruxsat etilgan [4+2] siklo yuklanish sifatida tasniflanadi [_p4_s + _p2_s]. Ultratovush yordamida organik sintez yashil va samarali sintetik yo'l bo'lib, reaktsiya tezligini, rentabelligini va reaktsiyalarning selektivligini oshiradi, sonikatsiya laboratoriyalarda va sanoat ishlab chiqarishida keng qo'llaniladigan oddiy va ishonchli usuldir. Ko'pincha, sonokimyoviy targ'ib qilingan marshrut atrof-muhit sharoitida organik transformatsiyani osonlashtiradi, aks holda keskin harorat va bosim sharoitlarini talab qiladi, bu energiya xarajatlarini tejashga yordam beradi va kimyoviy sintezni tejamkor protseduraga aylantiradi.

Ultrasonik Diels-Alder reaktsiyasi chuqur eutektik erituvchilar yordamida

Chuqur evtektik erituvchilar (DES) evtektik aralashmani hosil qiluvchi Lyuis yoki Bronsted kislotalari va asoslarining eritmalaridir. Chuqur evtektik erituvchilar yonmaydigan, past bug 'bosimi va zaharliligiga ega va ko'pincha tabiiy birikmalardan tayyorlanganligi sababli, ular tejamkor, ekologik toza erituvchi alternativ hisoblanadi. Ultrasonikatsiya va chuqur evtektik erituvchilar birgalikda sinergik tarzda ishlashi ma'lum va shuning uchun kimyoviy sintez uchun, shuningdek ultratovushli ekstraktsiyada qo'llaniladi. Chuqur evtektik erituvchilardan foydalanish ultratovushli Diels-Alder reaktsiyalarida ham foydalidir. Misol uchun, ultratovushli faollashtirishda ham, chuqur evtektik erituvchilarda (DES) dienning tabiatini o'zgartirib, N-etilmaleimidni dienofil sifatida ishlatib, Diels-Alder reaktsiyasini targ'ib qilish uchun sonikatsiya qo'llaniladi.
Ultrasonik faollashtirishni chuqur evtektik erituvchilar bilan birgalikda qo'llash, keskin qisqartirilgan reaktsiya vaqtlarida yaxshi rentabellikni ta'minlash uchun foydali bo'ldi.

Ultrasonik takomillashtirilgan Diels-Alder reaktsiyasi.
Marullo va boshq., 2020 dan moslashtirilgan sxema

DES va sonication yordamida Diels-Alder reaktsiyasining umumiy tartibi

Ultrasonik targ'ib qilingan Diels-Alder reaktsiyalari ultratovushli probni (sonotrode / shox) reaktsiya idishiga kiritish orqali amalga oshirildi. 0,5 sm diametrli uchi bo'lgan ultratovushli prob yordamida nominal chiqish quvvati 70 Vt edi. Reaksiyalar 5 soniya ON va 20 sek OFF davrlari bilan sonication inpuls rejimini qo'llash orqali 40 ° C da amalga oshirildi. Ultrasonik intensivlashtirilgan Diels-Alder reaktsiyasi jim sharoitlarga qaraganda ancha qisqa vaqt ichida yaxshi hosil berdi (sonokimyoviy va jim reaktsiyalar uchun mos ravishda 70 min va 24 soat).
Sonokimyoviy kuchaygan Diels-Alder reaktsiyasining energiya samaradorligini baholash uchun jim va ultratovushli Diels-Alder reaktsiyasi uchun energiya sarfi taqqoslandi. Hisob-kitoblar mos ravishda jim reaktsiya uchun 35,094 kJ / g va ultratovushli yordamli reaktsiya uchun 28,4 kJ / g (chiqish quvvati 70 Vt sof energiya bo'lgan ultratovushli shox) iste'molini berdi. Bu sonokimyoviy asoslangan Diels-Alder reaktsiyasi uchun 99% energiya tejalishiga olib keladi. Ushbu kuzatishlarning barchasi chuqur evtektik erituvchilar (DES) va ultratovushli nurlanishdan birgalikda foydalanish Diels-Alder reaktsiyasi kabi muhim sintetik jarayonlar uchun samarali va energiya tejaydigan metodologiya ekanligini aniq ko'rsatmoqda. (Marullo va boshqalar, 2020)

Har xil chuqur evtektik erituvchilarning sonikatsiya bilan birgalikda ta'siri

Ultrasonik targ'ib qilingan Diels-Alder reaktsiyasi uchun eng yaxshi natijalarga erishildi, bunda chuqur evtektik erituvchilar [ChCl]: [Fru] va [TBACl]: [EG] erituvchilar sifatida ishlatiladi. Erituvchi sifatida [ChCl]:[Fru] va [TBACl]:[EG] dan foydalanish reaksiya vaqtini sezilarli darajada qisqartirish hamda hosildorlikni sezilarli darajada oshirish imkonini berdi ([TBACl] uchun:[EG] 73% va 87% va [ChCl uchun] ]:[Fru] mos ravishda jim va sonokimyoviy sharoitlarda 23 va 75%).
Ba'zi hollarda, xususan, [TBPCl]:[EG], [ChCl]:[Gly] va [AcChCl]:[EG] erituvchilar sifatida ishlatilsa, unumdorlik jim sharoitda olinganlar bilan solishtirish mumkin, lekin tezligi kimyoviy jarayon hali ham sonication tomonidan keskin yaxshilanadi.
Sonication past bug 'bosimi va ionli suyuqliklar (ILs) kabi yopishqoq erituvchilar bilan juda yaxshi ishlaydi, chunki bu sharoitlar ko'proq inetnsiz kavitatsiya effektlarini yaratishga yordam beradi. Chuqur evtektik erituvchilar ionli suyuqliklarga o'xshash jismoniy xususiyatlarga ega bo'lganligi sababli, ular ultratovush bilan birgalikda ishlatilishi mumkin. Chuqur evtektik erituvchilar (DES) va sonikatsiyaning birgalikdagi o'zaro ta'siri Diels-Alder reaktsiyasining energiya talabini sezilarli darajada kamaytiradi. Reaksiya vaqtining 24 soatdan 70 minutgacha sezilarli qisqarishi kuzatilishi mumkin, shu bilan birga juda yaxshi hosil beradi. Jarayonning samaradorligiga kelsak, bu chuqur evtektik erituvchilar (DES) va ultratovushlarni birgalikda qo'llash jim sharoitda bo'lgandan 10 baravar yuqori materiallarni qayta ishlash imkonini beradi. (Marullo va boshqalar, 2020)

Oksabisiklik alkenlarning ultratovushli Diels-Alder reaktsiyasi

Wei va uning hamkasblari (2004) ultratovush bilan almashtirilgan furanlarning Diel-Alder reaktsiyasini dimetil asetilendikarboksilat (DMAD) va dimetil maleat kabi reaktiv dienofillar bilan ta'minlaganligini ko'rsatdilar, yaxshi rentabellikda funktsionallashtirilgan oxasabsiklik alkenlarni berdi. DMAD bilan 2-vinil furanlarning Diels-Alder regiospesifik furano siklo yuklanishining ultratovushli targ'ib qilingan reaktsiyasi yaxshi rentabellikda funktsionallashtirilgan oxasabsiklik alkenlarni taqdim etdi.

Sonokimyoviy takomillashtirilgan tsiklik yuklanish reaktsiyalari

Bravo va uning hamkasblari (2006) reaksiya muhiti sifatida imidazolium asosidagi ionli suyuqlikdagi karbonildienofillar bilan siklopentadien yoki 1,3-sikloheksadienni o'z ichiga olgan bir qator sonokimyoviy siklogrammalarni tasvirlab berdilar. Ular ultrasonikatsiya ushbu tsiklik yuklanish reaktsiyalarini samarali ravishda yaxshilashini ko'rsatdi, bu esa mos keladigan jim reaktsiyalar bilan solishtirganda yuqori rentabellikga va / yoki reaktsiya vaqtlarini qisqartirishga olib keladi. Masalan, metil vinil keton yoki akrolein kabi oddiy a,b- to'yinmagan dienofillar uchun ultratovush faollashuvining ta'siri aniq. Misol uchun, metil vinil keton yumshoq sonikatsiyadan 1 soat ichida 89% hosil beradi, jim reaksiya esa xuddi shu reaksiya vaqtida atigi 52% ni beradi.

Sonokimyoviy targ'ib qilingan Diels-Alder reaktsiyalari uchun har qanday o'lchamdagi ultrasonikatorlar

Hielscher Ultrasonics sintez va kataliz reaktsiyalari kabi kimyoviy tizimlarga integratsiya qilish uchun yuqori samarali ultratovushli prob tipidagi homogenizatorlar va sonokimyoviy uskunalarni ishlab chiqadi, ishlab chiqaradi va tarqatadi. Hielscher ultrasonikatorlari butun dunyo bo'ylab kimyoviy reaktsiyalarni targ'ib qilish, kuchaytirish, tezlashtirish va yaxshilash uchun ishonchli vosita sifatida ishlatiladi.
Hielscher Ultrasonics’ ultratovushli protsessorlar har qanday hajmda kichik laboratoriya qurilmalaridan tortib to ommaviy va oqim kimyosi ilovalari uchun yirik sanoat protsessorlarigacha mavjud. Ultrasonik amplitudani aniq sozlash – sonokimyoviy ilovalar uchun eng muhim parametr – Hielscher ultrasonikatorlarini past va juda yuqori amplitudalarda ishlashga va amplitudani aniq kimyoviy reaktsiya tizimining talab qilinadigan ultratovush jarayoni shartlariga aniq sozlash imkonini beradi.
Hielscherning ultratovush generatori avtomatik ma'lumotlarni protokollash bilan aqlli dasturiy ta'minotga ega. Ultrasonik energiya, harorat, bosim va vaqt kabi barcha muhim qayta ishlash parametrlari qurilma yoqilgan zahoti avtomatik ravishda o'rnatilgan SD-kartaga saqlanadi.
Jarayon monitoringi va ma'lumotlarni yozib olish jarayonlarni doimiy standartlashtirish va mahsulot sifati uchun muhim ahamiyatga ega. Avtomatik qayd etilgan jarayon ma'lumotlariga kirish orqali siz oldingi sonikatsiya ishlarini qayta ko'rib chiqishingiz va natijani baholashingiz mumkin.
Yana bir foydalanuvchilar uchun qulay xususiyat - bu raqamli ultratovush tizimlarimizni brauzer masofadan boshqarish. Brauzerni masofadan boshqarish orqali siz ultratovushli protsessoringizni istalgan joydan masofadan turib ishga tushirishingiz, to'xtatishingiz, sozlashingiz va kuzatishingiz mumkin.
Yuqori samarali ultratovushli gomogenizatorlarimiz Diels-Alder reaktsiyalari, Mannich reaktsiyalari yoki Maykl qo'shilishi kabi organik sintez reaktsiyangizni yaxshilashi mumkinligi haqida ko'proq bilish uchun biz bilan bog'laning!

Quyidagi jadvalda ultrasonikatorlarimizning taxminiy qayta ishlash quvvati ko'rsatilgan: