Sonokimyoviy usulda yaxshilangan Diels-Alder reaksiyalari

Diels-Alder reaksiyalari uglerod atomlari oʻrtasida uglerod–uglerod bogʻlari hosil qilinishi kerak boʻlgan kimyoviy sintezlarda keng qoʻllaniladi. Ultratovush bilan ishlov berish va uning sonokimyoviy taʼsirlari Diels-Alder reaksiyalarini amalga oshirish va jadallashtirishda juda samarali boʻlib, yuqoriroq unum va reaksiya vaqtining sezilarli qisqarishini taʼminlaydi hamda ayni paytda atrof-muhitga zarar yetkazmaydigan yashil kimyoning bir qismi hisoblanadi.

Yashil kimyo uchun sonokimyoviy usulda kuchaytirilgan Diels-Alder reaksiyasi

Diels-Alder reaksiyalari uglerod atomlari oʻrtasida bogʻlar hosil boʻladigan kimyoviy reaksiyalardir. Diels-Alder reaksiyasi termik jihatdan ruxsat etilgan [4+2] siklobirikish reaksiyasi sifatida tasniflanadi [_π4_s + _π2_s]. Ultratovush yordamidagi organik sintez reaksiya tezligini, unumini va selektivligini oshiradigan yashil va samarali sintez yoʻli boʻlgani sababli, ultratovush bilan ishlov berish laboratoriyalarda va sanoat ishlab chiqarishida keng qoʻllaniladigan oddiy va ishonchli usuldir. Koʻpincha sonokimyoviy usul bilan jadallashtirilgan sintez yoʻli odatda keskin harorat va bosim sharoitlarini talab qiladigan organik oʻzgarishlarni atrof-muhit sharoitida amalga oshirishni osonlashtiradi. Bu energiya xarajatlarini tejashga yordam beradi va kimyoviy sintezni xavfsizroq jarayonga aylantiradi.

Chuqur evtektik erituvchilar yordamidagi ultratovushli Diels-Alder reaksiyasi

Chuqur evtektik erituvchilar (DES) evtektik aralashma hosil qiladigan Lyuis yoki Brønsted kislotalari va asoslarining eritmalaridir. Chuqur evtektik erituvchilar yonmaydigan, bugʻ bosimi va toksikligi past boʻlgan hamda koʻpincha tabiiy birikmalardan tayyorlanadigan erituvchilar boʻlgani uchun, ular xavfsizroq va atrof-muhitga kamroq zarar yetkazadigan muqobil erituvchilardir. Ultratovush bilan ishlov berish va chuqur evtektik erituvchilar birgalikda sinergik taʼsir koʻrsatishi maʼlum, shu sababli ular kimyoviy sintezda ham, ultratovushli ekstraksiyada ham qoʻllaniladi. Chuqur evtektik erituvchilardan foydalanish ultratovush bilan jadallashtiriladigan Diels-Alder reaksiyalarida ham foydalidir. Masalan, chuqur evtektik erituvchilarda (DES) dienning tabiatini oʻzgartirib, dienofil sifatida N-etilmaleimiddan foydalangan holda, ham odatiy qizdirish, ham ultratovushli faollashtirish sharoitida Diels-Alder reaksiyasini jadallashtirish uchun ultratovush bilan ishlov berish qoʻllaniladi.
Ultratovushli faollashtirishni chuqur evtektik erituvchilar bilan birgalikda qoʻllash reaksiya vaqtini keskin qisqartirib, yaxshi unum taʼminlashi bilan foydali ekanligi isbotlandi.

Ultratovush yordamida yaxshilangan Diels−Alder reaksiyasi.
sxema Marullo et al., 2020 asosida moslashtirilgan

DES va ultratovush bilan ishlov berish yordamidagi Diels-Alder reaksiyasining umumiy tartibi

Ultratovush bilan jadallashtirilgan Diels-Alder reaksiyalari ultratovush zondini (sonotrod / shoxsimon uchlik) reaksiya idishiga kiritish orqali amalga oshirildi. Uchi 0,5 cm diametrli ultratovush zondi ishlatilganda nominal chiqish quvvati 70 W boʻldi. Reaksiyalar 40°C haroratda ultratovush bilan impuls rejimida ishlov berib, 5 sec YOQILGAN va 20 sec OʻCHIRILGAN sikllar bilan bajarildi. Ultratovush yordamida kuchaytirilgan Diels-Alder reaksiyasi ultratovushsiz sharoitdagiga qaraganda ancha qisqa vaqtda yaxshi unum berdi (sonokimyoviy va ultratovushsiz reaksiyalar uchun mos ravishda 70 min va 24 h).
Sonokimyoviy usulda kuchaytirilgan Diels-Alder reaksiyasining energiya samaradorligini baholash uchun ultratovushsiz va ultratovush bilan jadallashtirilgan Diels-Alder reaksiyalarining energiya sarfi taqqoslandi. Hisob-kitoblar ultratovushsiz reaksiya uchun 35 094 kJ/g va ultratovush yordamidagi reaksiya uchun 28,4 kJ/g sarfni koʻrsatdi (chiqish quvvati 70 W sof energiya boʻlgan ultratovushli shoxsimon uchlik). Bu sonokimyoviy usulda amalga oshiriladigan Diels-Alder reaksiyasida energiyaning 99% tejalishini anglatadi. Ushbu kuzatuvlarning barchasi chuqur evtektik erituvchilar (DES) va ultratovush bilan nurlantirishni birgalikda qoʻllash Diels-Alder reaksiyasi kabi muhim sintez jarayonlari uchun samarali va energiyani tejaydigan usul ekanligini kuchli tarzda koʻrsatadi. (Marullo et al., 2020)

Turli chuqur evtektik erituvchilarning ultratovush bilan ishlov berish bilan birgalikdagi taʼsiri

Ultratovush bilan jadallashtirilgan Diels-Alder reaksiyasida eng yaxshi natijalar chuqur evtektik erituvchilar [ChCl]:[Fru] va [TBACl]:[EG] erituvchi sifatida ishlatilganda olingan. Quyidagi erituvchilarning: [ChCl]:[Fru] va [TBACl]:[EG] erituvchi sifatida qoʻllanilishi reaksiya vaqtining sezilarli qisqarishini hamda unumning sezilarli yaxshilanishini taʼminladi ( [TBACl]:[EG] uchun 73% va 87%, [ChCl]:[Fru] uchun esa 23 va 75% – mos ravishda ultratovushsiz va sonokimyoviy sharoitlarda).
Ayrim hollarda, xususan, [TBPCl]:[EG], [ChCl]:[Gly], va [AcChCl]:[EG] erituvchi sifatida ishlatilganda, unum ultratovushsiz sharoitda olingan unumga yaqin boʻladi, ammo ultratovush bilan ishlov berish kimyoviy jarayon tezligini baribir keskin oshiradi.
Ultratovush bilan ishlov berish ionli suyuqliklar (ILs) kabi bugʻ bosimi past va qovushqoq erituvchilarda juda yaxshi samara beradi, chunki bu sharoitlar yanada kuchli kavitatsiya taʼsirlarining yuzaga kelishini osonlashtiradi. Chuqur evtektik erituvchilarning fizik xossalari ionli suyuqliklarnikiga oʻxshash boʻlgani sababli, ularni ultratovush bilan ishlov berish bilan birgalikda qoʻllash maqsadga muvofiqdir. Chuqur evtektik erituvchilar (DES) va ultratovush bilan ishlov berishning birgalikdagi taʼsiri Diels-Alder reaksiyasining energiyaga boʻlgan talabini sezilarli kamaytiradi. Juda yaxshi unum taʼminlangan holda reaksiya vaqtining 24 h dan 70 min gacha sezilarli qisqarishi kuzatiladi. Jarayon samaradorligi nuqtayi nazaridan bu chuqur evtektik erituvchilar (DES) va ultratovush bilan ishlov berishni birgalikda qoʻllash ultratovushsiz sharoitdagiga qaraganda 10 baravar koʻp miqdordagi materialga ishlov berish imkonini berishini anglatadi. (Marullo et al., 2020)

Oksabitsiklik alkenlarning ultratovushli Diels-Alder reaksiyasi

Wei va hamkasblari (2004) oʻrinbosarli furanlarning dimetil atsetilendikarboksilat (DMAD) va dimetil maleat kabi reaktiv dienofillar bilan ultratovush yordamida jadallashtirilgan Diels–Alder reaksiyasi yaxshi unum bilan funksionallashtirilgan oksabitsiklik alkenlarni hosil qilishini koʻrsatdilar. 2-vinilli furanlarning DMAD bilan ultratovush yordamida jadallashtirilgan, regiooʻziga xos furano Diels-Alder siklobirikish reaksiyasi yaxshi unum bilan funksionallashtirilgan oksabitsiklik alkenlarni berdi.

Sonokimyoviy usulda yaxshilangan siklobirikish reaksiyalari

Bravo va hamkasblari (2006) reaksiya muhiti sifatida imidazoliy asosidagi ionli suyuqlikda siklopentadiyen yoki 1,3-siklogeksadiyenning karbonilli dienofillar bilan bir qator sonokimyoviy siklobirikish reaksiyalarini tavsifladilar. Ular ultratovush bilan ishlov berish ushbu siklobirikish reaksiyalarini samarali yaxshilashini va tegishli ultratovushsiz reaksiyalarga qaraganda yuqoriroq unum va/yoki qisqaroq reaksiya vaqtini taʼminlashini koʻrsatdilar. Masalan, metil vinil keton yoki akrolein kabi oddiy α,β- toʻyinmagan dienofillar uchun ultratovushli faollashtirish taʼsiri yaqqol koʻrinadi. Jumladan, metil vinil keton ultratovush bilan yumshoq ishlov berilganda 1 h ichida 89% unum beradi, ultratovushsiz reaksiya esa xuddi shu reaksiya vaqti ichida faqat 52% unum bergan.

Sonokimyoviy usulda jadallashtirilgan Diels-Alder reaksiyalari uchun har qanday oʻlchamdagi ultratovush qurilmalari

Hielscher Ultrasonics sintez va kataliz reaksiyalari kabi kimyoviy tizimlarga integratsiya qilish uchun yuqori samarali, zond turidagi ultratovushli gomogenizatorlar va sonokimyoviy uskunalarni loyihalaydi, ishlab chiqaradi va yetkazib beradi. Hielscher ultratovush qurilmalari butun dunyoda kimyoviy reaksiyalarni jadallashtirish, kuchaytirish, tezlashtirish va yaxshilash uchun ishonchli vosita sifatida qoʻllaniladi.
Hielscher Ultrasonics ultratovush protsessorlari davriy va oqimli kimyoviy jarayonlar uchun kichik laboratoriya qurilmalaridan tortib yirik sanoat protsessorlarigacha boʻlgan har qanday oʻlchamda mavjud. Sonokimyoviy qoʻllanishlar uchun eng muhim parametr boʻlgan ultratovush amplitudasini aniq sozlash Hielscher ultratovush qurilmalarini past amplitudalardan juda yuqori amplitudalargacha ishlatish va amplitudani muayyan kimyoviy reaksiya tizimining talab etiladigan ultratovush jarayoni sharoitlariga aynan moslab nozik sozlash imkonini beradi.
Hielscher ultratovush generatori maʼlumotlarni avtomatik qayd etadigan aqlli dasturiy taʼminotga ega. Qurilma yoqilishi bilan ultratovush energiyasi, harorat, bosim va vaqt kabi barcha muhim ishlov berish parametrlari oʻrnatilgan SD-kartaga avtomatik ravishda saqlanadi.
Jarayonni kuzatish va maʼlumotlarni qayd etish jarayonni doimiy standartlashtirish va mahsulot sifati uchun muhimdir. Avtomatik qayd etilgan jarayon maʼlumotlariga kirish orqali oldingi ultratovush bilan ishlov berish amaliyotlarini qayta koʻrib chiqishingiz va natijani baholashingiz mumkin.
Yana bir qulay xususiyat – raqamli ultratovush tizimlarimizni brauzer orqali masofadan boshqarishdir. Brauzer orqali masofadan boshqarish yordamida ultratovush protsessoringizni istalgan joydan masofadan ishga tushirishingiz, toʻxtatishingiz, sozlashingiz va kuzatishingiz mumkin.
Yuqori samarali ultratovushli gomogenizatorlarimiz Diels-Alder reaksiyalari, Mannich reaksiyalari yoki Michael birikishi kabi koʻplab organik sintez reaksiyalaringizni qanday yaxshilashi mumkinligi haqida batafsil maʼlumot olish uchun hoziroq biz bilan bogʻlaning!

Quyidagi jadval ultratovush qurilmalarimizning taxminiy ishlov berish quvvati haqida tasavvur beradi: