Sonokimyoviy jihatdan Diels-Alder reaktsiyalari yaxshilandi
Diels-Alder reaktsiyalari kimyoviy uglerod-uglerod aloqalari hosil bo'lishi kerak bo'lgan kimyoviy sintez uchun keng qo'llaniladi. Ultrasonikatsiya va uning sonokimyoviy effektlari Diels-Alder reaktsiyalarini haydash va targ'ib qilishda yuqori rentabellikka, reaktsiya vaqtini sezilarli darajada qisqartirishga va ayni paytda ekologik toza yashil kimyoning bir qismiga aylanishda juda samarali.
Yashil kimyo uchun sonokimyoviy takomillashtirilgan Diels-Alder reaktsiyasi
Diels-Alder reaktsiyalari kimyoviy reaktsiyalar bo'lib, ularda uglerod atomlari o'rtasida bog'lanishlar hosil bo'ladi. Diels-Alder reaktsiyasi termal ruxsat berilgan [4+2] sikloaddition sifatida tasniflanadi.y4S + y2S]. Ultratovush yordamida organik sintez yashil va samarali sintetik yo'l bo'lib, reaksiya tezligini, rentabellikni va reaktsiyalarning selektivligini oshiradi, sonikatsiya-laboratoriyalarda va sanoat ishlab chiqarishda keng qo'llaniladigan oddiy va ishonchli usul. Ko'pincha, sonokimyoviy targ'ib qilingan yo'l atrof -muhit sharoitida organik o'zgarishlarni osonlashtiradi, bu esa harorat va bosimning keskin sharoitlarini talab qiladi, bu esa energiya sarfini tejashga yordam beradi va kimyoviy sintezni tejash jarayoniga aylantiradi.
Kabi prob tipidagi ultrasonikatorlar UP400St sonokimyoviy effektlar orqali Diels-Alder reaktsiyasi kabi organik reaktsiyalarni qabul qilish va tezlashtirish uchun keng qo'llaniladi.
Ultrasonik Diels-Alder reaktsiyasi chuqur evtektik erituvchilar yordamida
Chuqur evtektik erituvchilar (DES) - evtisik aralashmani tashkil etuvchi Lyuis yoki Bronsted kislotalari va asoslarining eritmalari. Chuqur evtektik erituvchilar yonmaydi, past bug 'bosimi va zaharliligiga ega va ko'pincha tabiiy birikmalardan tayyorlanadi, ular tejamkor, ekologik toza hal qiluvchi alternativa hisoblanadi. Ultrasonikatsiya va chuqur evtektik erituvchilar birgalikda sinergik tarzda ishlaydi va shuning uchun kimyoviy sintezda, shuningdek ultrasonik ekstraktsiyada ishlatiladi. Chuqur evtektik erituvchilardan foydalanish ultratovushli Diels-Alder reaktsiyalarida ham foydali. Misol uchun, sonikatsiya Diels-Alder reaktsiyasini N-etilmaleimidni dienofil sifatida targ'ib qilish uchun ishlatiladi, dien tabiatini an'anaviy eutektik erituvchilarda (DES) an'anaviy isitish va ultrasonik faollashtirish ostida o'zgartiradi.
Ultrasonik faollashuvni chuqur evtektik erituvchilar bilan birgalikda ishlatish, reaksiyaning keskin kamaygan vaqtlarida yaxshi hosil olishda yordam beradi.
Ultrasonik ravishda Diels -Alder reaktsiyasi yaxshilandi.
Marullo va boshqalardan moslashtirilgan sxema, 2020 yil
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 uchli ultratovushli prob yordamida nominal chiqish quvvati 70 Vt edi. Reaksiyalar 40 ° C da 5 soniya ON va 20 soniya o'chirish davrlari bilan sonikatsion impulsli rejimda bajarildi. Ultrasonik ravishda kuchaygan Diels-Alder reaktsiyasi jim sharoitga qaraganda ancha qisqa vaqt ichida yaxshi hosil berdi (mos ravishda sonokimyoviy va jim reaktsiyalar uchun 70 min va 24 soat).
Sonokimyoviy jihatdan kuchaygan Diels-Alder reaktsiyasining energiya samaradorligini baholash uchun, jim va ultrasonik targ'ib qilingan Diels-Alder reaktsiyasi uchun energiya sarfi solishtirildi. Hisob-kitoblar jim reaksiya uchun 35,094 kJ/g va ultratovushli yordam reaktsiyasi uchun 28,4 kJ/g (70 Vt aniq energiyali chiqish quvvati bo'lgan ultratovushli shox) sarfini berdi. Bu sonokimyoviy boshqariladigan Diels-Alder reaktsiyasi uchun 99% energiyani tejashga olib keladi. Bu kuzatuvlarning barchasi shuni ko'rsatadiki, chuqur evtektik erituvchilar (DES) va ultrasonik nurlanishdan birgalikda foydalanish Diels-Alder reaktsiyasi kabi muhim sintetik jarayonlar uchun samarali va energiyani tejaydigan metodologiya hisoblanadi. (Marullo va boshqalar, 2020)
Har xil chuqur evtektik erituvchilarning sonikatsiyaga ta'siri
Ultrasonik targ'ib qilingan Diels-Alder reaktsiyasi uchun eng yaxshi natijalarga erituvchilar sifatida chuqur evtektik erituvchilar [ChCl]: [Fru] va [TBACl]: [EG] ishlatilganda erishildi. Erituvchi sifatida [ChCl]: [Fru] va [TBACl]: [EG] dan foydalanish reaktsiya vaqtini sezilarli darajada kamaytirdi va hosilni sezilarli darajada yaxshiladi ([TBACl uchun: 73% va 87%, va [ChCl uchun] ]: [Fru] mos ravishda jim va sonokimyoviy sharoitda 23 va 75%).
Ba'zi hollarda, masalan, [TBPCl]: [EG], [ChCl]: [Gly] va [AcChCl]: [EG] erituvchi sifatida ishlatilganda, hosildorlikni jim sharoitda olingan bilan solishtirish mumkin, lekin kimyoviy jarayon hali ham sonikatsiya orqali keskin yaxshilanadi.
Sonikatsiya past bug 'bosimi va yopishqoq erituvchilar bilan juda yaxshi ishlaydi, chunki bu sharoitlar ko'proq kavitatsiyali ta'sirlarni keltirib chiqaradi. Chuqur evtektik erituvchilar ionli suyuqliklarga o'xshash fizik xususiyatlarga ega bo'lgani uchun ularni ultrasonikatsiya bilan birgalikda ishlatish mumkin. Chuqur evtektik erituvchilar (DES) va sonikatsiyaning o'zaro ta'siri Diels-Alder reaktsiyasining energiya talabini sezilarli darajada kamaytiradi. Reaksiya vaqtining 24 soatdan 70 minutgacha sezilarli pasayishi kuzatiladi, shu bilan birga juda yaxshi hosil beradi. Jarayon samaradorligiga kelsak, bu shuni anglatadiki, chuqur evtektik erituvchilar (DES) va ultrasonikatsiyadan birgalikda foydalanish jim sharoitda bo'lganidan 10 barobar ko'proq materiallarni qayta ishlashga imkon beradi. (Marullo va boshqalar, 2020)
Oxabitsiklik alkenlarning ultratovushli diels-alder reaktsiyasi
Vey va uning hamkasblari (2004) ultratovush tekshiruvi dimetil asetilendikarboksilat (DMAD) va dimetil maleat kabi reaktiv dienofillar bilan almashtirilgan furanlarning Diels -Alder reaktsiyasini rag'batlantirganligini ko'rsatdi. DMAD bilan jihozlangan 2-vinil furanlarning regiospesifik furano Diels-Alder sikloaddition ning ultratovushli reaktsiyasi yaxshi hosil beradi.
Sonokimyoviy takomillashgan tsikllanish reaktsiyalari
Bravo va uning hamkasblari (2006) reaktsiya vositasi sifatida imidazoliya asosidagi ionli suyuqlikda karbonil dienofillari bo'lgan siklopentadien yoki 1,3-sikloheksadienni o'z ichiga olgan bir qator sonokimyoviy yuklanishlarni tasvirlab berishdi. Ular shuni ko'rsatdiki, ultrasonikatsiya bu yuklanish reaktsiyalarini yaxshilaydi, natijada mos keladigan jim reaktsiyalar bilan solishtirganda yuqori rentabellikga va/yoki qisqargan reaktsiya vaqtiga olib keladi. Masalan, oddiy a, b- to'yinmagan dienofillar, masalan, metil vinil keton yoki akrolein uchun ultratovushli faollashuvning ta'siri aniq. Masalan, metil vinil keton engil sonikatsiyadan keyin 1 soat ichida 89% hosil beradi, jim reaksiya esa o'sha 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 integratsiyalash uchun yuqori samarali ultrasonik prob-gomogenizatorlar va sonokimyoviy uskunalarni loyihalashtiradi, ishlab chiqaradi va tarqatadi. Hielscher ultrasonikatorlari butun dunyoda kimyoviy reaktsiyalarni rag'batlantirish, kuchaytirish, tezlashtirish va yaxshilash uchun ishonchli vosita sifatida ishlatiladi.
Hielscher ultratovush’ Ultrasonik protsessorlar har xil hajmda, kichik laboratoriya qurilmalaridan tortib, partiyali va oqimli kimyo dasturlari uchun yirik sanoat protsessorlarigacha mavjud. 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 homogenizatorlarimiz haqida ko'proq bilish uchun hozir biz bilan bog'laning, bu sizning organik sintez reaktsiyangizni yaxshilashi mumkin, masalan, Diels-Alder reaktsiyalari, Mannich reaktsiyalari yoki Maykl qo'shilishi!
Quyidagi jadval sizga bizning ultrasonicators taxminiy qayta ishlash quvvatiga ega ekanligidan dalolat beradi:
| Buyurtma miqdori | Oqim darajasi | Tavsiya Qurilmalar |
|---|---|---|
| 1 500ml uchun | 10 200ml / min uchun | UP100H |
| 10 2000mL uchun | 20 400ml / min uchun | Uf200 ः t, UP400St |
| 0.1 20L | 04L / min uchun .2 | UIP2000hdT |
| 10 100L uchun | 10L 2 / min | UIP4000hdT |
| ga | 10 100L / min uchun | UIP16000 |
| ga | katta | Klaster UIP16000 |
Biz bilan bog'lanish! Bizdan so'rang!
Hielscher Ultrasonics laboratoriya, uchuvchi va sanoat miqyosida dasturlarni aralashtirish, tarqatish, emulsifikatsiya va ekstraktsiya qilish uchun yuqori samarali ultratovushli homogenizatorlarni ishlab chiqaradi.
Adabiyotlar / Adabiyotlar
- Salvatore Marullo, Alessandro Meli, Francesca D’Anna (2020): A Joint Action of Deep Eutectic Solvents and Ultrasound to Promote Diels-Alder Reaction in a Sustainable Way. ACS Sustainable Chem. Eng. 8, 2020. 4889-4899.
- Wei K, Gao H, Li WZ. (2004): Facile Synthesis of Oxabicyclic Alkenes by Ultrasonication-Promoted Diels-Alder Cycloaddition of Furano Dienes. Journal of Organic Chemistry 69(17), 2004. 5763-5765.
- Bravo, José; Lopez, Ignacio; Cintas, Pedro; Silvero, Guadalupe; Arévalo, María (2006): Sonochemical cycloadditions in ionic liquids. Lessons from model cases involving common dienes and carbonyl dienophiles. Ultrasonics Sonochemistry 13, 2006.. 408-414.
- Suslick, Kenneth S.; Hyeon, Taeghwan; Fang, Mingming; Cichowlas, Andrzej A. (1995): Sonochemical synthesis of nanostructured catalysts. Materials Science and Engineering: A. Proceedings of the Symposium on Engineering of Nanostructured Materials. ScienceDirect 204 (1–2): 186–192.
- Suslick, Kenneth S.; Didenko, Yuri ; Fang, Ming M.; Hyeon, Taeghwan; Kolbeck, Kenneth J.; McNamara, William B.; Mdleleni, Millan M.; Wong, Mike (1999): Acoustic cavitation and its chemical consequences. In: Philosophical Transactions of the Royal Society A: Mathematical, Physical and Engineering Sciences Vol. 357, No. 1751, 1999. 335-353.
Bilishingiz kerak bo'lgan dalillar
Hielscher Ultrasonics kompaniyasi yuqori samarali ultratovushli homogenizatorlarni ishlab chiqaradi laboratoriya uchun sanoat hajmi.