Phản ứng Mannich được cải thiện về mặt sonochemical
Phản ứng Mannich là phản ứng hình thành liên kết carbon-carbon quan trọng, được sử dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp như sản xuất dược phẩm và tổng hợp các sản phẩm tự nhiên. Trong khi hầu hết các phản ứng Mannich một nồi rất chậm, tác động tích cực của siêu âm đối với các phản ứng Mannich đã được thực hiện nhanh chóng để cải thiện năng suất và tốc độ phản ứng cũng như giảm thời gian phản ứng lâu truyền thống xuống một quy trình ngắn trong phản ứng Mannich.
Sonochemistry và lợi ích của nó trong phản ứng Mannich
Phản ứng Mannich là một trong những phản ứng hình thành liên kết cacbon-cacbon quan trọng nhất trong tổng hợp hữu cơ, bởi vì nó cung cấp các hợp chất β-aminocarbonyl quan trọng về mặt tổng hợp và sinh học, là chất trung gian quan trọng để xây dựng các sản phẩm tự nhiên và dược phẩm có chứa nitơ khác nhau.
Hệ thống siêu âm nội tuyến cho các phản ứng siêu âm, ví dụ như để cải thiện phản ứng Mannich
Chiếu xạ siêu âm và do đó tạo ra các hiệu ứng siêu âm được chứng minh là đẩy nhanh động học phản ứng trong phản ứng Mannich một cách đáng kể, ví dụ: với thời gian phản ứng giảm 13 lần từ 20h xuống 1,5h.
Siêu âm cải thiện phản ứng Mannich một nồi của xeton, aldehyde và amin được xúc tác bởi chất xúc tác axit sulfamic.
Sơ đồ được điều chỉnh từ Zeng và cộng sự, 2009
- Thời gian phản ứng được đẩy nhanh đáng kể
- năng suất cao hơn
- Các điều kiện có thể kiểm soát chính xác
- Kiểm soát nhiệt độ
- Hàng loạt và trong dây chuyền
- Hóa học xanh
Phản ứng Mannich siêu âm của các hợp chất β-aminocarbonyl
Axit sulfamic (NH2Như vậy3H, SA) được sử dụng như một chất xúc tác màu xanh lá cây hiệu quả, rẻ tiền, không độc hại và có thể tái chế cho phản ứng Mannich một nồi được hỗ trợ bằng siêu âm của aldehyde với xeton và amin. Quy trình siêu âm này có ưu điểm là năng suất cao, điều kiện nhẹ, không gây ô nhiễm môi trường và quy trình làm việc đơn giản. Quan trọng nhất, các hợp chất beta-aminocarbonyl với các amin thơm thay thế ortho lần đầu tiên thu được với năng suất chấp nhận được đến tốt bằng phương pháp này.
Axit sulfamic làm chất xúc tác đã được kiểm tra và axit sulfamic 10 mol% là đủ để điều khiển phản ứng hoàn toàn đến năng suất 95% trong thời gian phản ứng tăng tốc đáng kể là 1,5 giờ (so với khuấy tốc độ cao, chỉ đạt được năng suất 85% trong khoảng 20 giờ). Điều này nhấn mạnh thực tế được thiết lập tốt rằng siêu âm điện và sonochemistry tăng tốc các phản ứng hữu cơ. Bảng dưới đây cho thấy những lợi thế đáng kể của ultrasonication so với khuấy tốc độ cao cho các phản ứng Mannich.
Bảng cho thấy các phản ứng Mannich xúc tác siêu âm nhanh hơn và hiệu quả hơn đáng kể khi so sánh với khuấy tốc độ cao.
Nghiên cứu: © Zeng và cộng sự, 2009
Thiết bị Sonochemical hiệu suất cao cho các phản ứng Mannich
Thiết bị sonochemical để tổng hợp và xúc tác các sản phẩm hóa học như hợp chất aminocarbonyl và các chất trung gian khác có sẵn ở mọi kích thước – từ máy siêu âm trong phòng thí nghiệm nhỏ gọn đến lò phản ứng siêu âm công nghiệp hoàn toàn. Hielscher Ultrasonics thiết kế, sản xuất và phân phối máy siêu âm công suất cao. Tất cả các hệ thống siêu âm được sản xuất tại trụ sở chính ở Teltow, Đức và được phân phối từ đó trên toàn thế giới.
Phần cứng tinh vi và phần mềm thông minh của máy siêu âm Hielscher được thiết kế để đảm bảo hoạt động đáng tin cậy, kết quả có thể tái tạo cũng như thân thiện với người dùng. Máy siêu âm Hielscher mạnh mẽ và đáng tin cậy, cho phép lắp đặt và vận hành trong điều kiện hạng nặng. Cài đặt hoạt động có thể dễ dàng truy cập và quay số thông qua menu trực quan, có thể được truy cập thông qua màn hình cảm ứng màu kỹ thuật số và điều khiển từ xa của trình duyệt. Do đó, tất cả các điều kiện xử lý như năng lượng ròng, tổng năng lượng, biên độ, thời gian, áp suất và nhiệt độ được tự động ghi lại trên thẻ SD tích hợp. Điều này cho phép bạn xem xét và so sánh các lần siêu âm trước đó và tối ưu hóa tổng hợp và chức năng hóa các phản ứng cải tiến về mặt siêu âm như phản ứng Mannich, phản ứng Diels-Alder hoặc bổ sung Michael để đạt hiệu quả cao nhất.
Các hệ thống siêu âm Hielscher được sử dụng trên toàn thế giới cho các quy trình siêu âm hóa học (tổng hợp sono và xúc tác sono) và được chứng minh là thiết bị đáng tin cậy ở chế độ hàng loạt và liên tục. Máy siêu âm công nghiệp Hielscher có thể dễ dàng chạy biên độ cao trong hoạt động liên tục (24/7/365). Biên độ lên đến 200μm có thể dễ dàng được tạo liên tục với sonotrodes tiêu chuẩn (đầu dò / còi siêu âm). Đối với biên độ cao hơn nữa, sonotrodes siêu âm tùy chỉnh có sẵn. Do độ bền và bảo trì thấp, máy siêu âm của chúng tôi thường được lắp đặt cho các ứng dụng hạng nặng và trong môi trường đòi hỏi khắt khe.
Bộ xử lý siêu âm Hielscher cho tổng hợp siêu âm đã được lắp đặt trên toàn thế giới trên quy mô thương mại. Liên hệ với chúng tôi ngay bây giờ để thảo luận về quá trình tổng hợp truyền động siêu âm của bạn thông qua phản ứng Mannich! Đội ngũ nhân viên giàu kinh nghiệm của chúng tôi sẽ rất vui khi chia sẻ thêm thông tin về con đường tổng hợp siêu âm, hệ thống siêu âm và giá cả!
Với ưu điểm của phương pháp tổng hợp siêu âm, sản xuất hóa chất của bạn sẽ vượt trội về hiệu quả, đơn giản và chi phí thấp khi so sánh với các quy trình tổng hợp xúc tác khác!
Bảng dưới đây cung cấp cho bạn một dấu hiệu về khả năng xử lý gần đúng của ultrasonicators của chúng tôi:
| Khối lượng hàng loạt | Tốc độ dòng chảy | Thiết bị được đề xuất |
|---|---|---|
| 1 đến 500mL | 10 đến 200ml / phút | UP100H |
| 10 đến 2000mL | 20 đến 400ml / phút | UP200Ht, UP400ST |
| 0.1 đến 20L | 0.2 đến 4L / phút | UIP2000hdT |
| 10 đến 100L | 2 đến 10L / phút | UIP4000hdt |
| N.A. | 10 đến 100L / phút | UIP16000 |
| N.A. | Lớn | Cụm UIP16000 |
Liên hệ với chúng tôi! / Hãy hỏi chúng tôi!
Hielscher Ultrasonics sản xuất homogenizers siêu âm hiệu suất cao cho các ứng dụng trộn, phân tán, nhũ tương hóa và khai thác trên phòng thí nghiệm, thí điểm và quy mô công nghiệp.
Văn học / Tài liệu tham khảo
- Zeng H., Li H., Shao H. (2009): One-pot three-component Mannich-type reactions using sulfamic acid catalyst under ultrasound irradiation. Ultrasonics Sonochemistry16(6), 2009. 758-762.
- 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.
- 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.
- Piotr Kwiatkowski, Krzysztof Dudziński, Dawid Łyżwa (2013): “Non-Classical” Activation of Organocatalytic Reaction. In: Peter I. Dalko (Ed.), Comprehensive Enantioselective Organocatalysis: Catalysts, Reactions, and Applications. John Wiley & Sons, 2013.
Sự thật đáng biết
Phản ứng Mannich là gì?
Phản ứng Mannich dựa trên sự ngưng tụ nhiều thành phần của một aldehyde không thể enoliz, một amin sơ cấp hoặc thứ cấp và một hợp chất carbonyl có thể enoliz, tạo ra các sản phẩm aminomethyl hóa. Đạo hàm iminium của aldehyde hoạt động như chất chấp nhận trong phản ứng Mannich.
Phản ứng Mannich được sử dụng trong nhiều lĩnh vực hóa học hữu cơ. Vì phản ứng Mannich có thể được chạy như một phản ứng một nồi thuận tiện và cũng được thiết lập dưới dạng phản ứng Mannich kép, loại phản ứng này được sử dụng để tổng hợp hóa chất tốt, hóa chất đặc biệt, dược phẩm và các chất tự nhiên (được sử dụng trong các con đường sinh tổng hợp, đặc biệt là để tổng hợp alkaloid, peptide và nucleotide).
Ví dụ phổ biến cho các hóa chất được tổng hợp thông qua phản ứng Mannich bao gồm:
- alkyl amin
- peptide, nucleotide, kháng sinh và alkaloid (ví dụ: tropinone)
- hóa chất nông nghiệp, chẳng hạn như chất điều hòa sinh trưởng thực vật
- sơn và polyme
- Chất xúc tác
- Liên kết ngang mô formaldehyde
- thuốc và dược phẩm (ví dụ: rolitetracycline (sản phẩm Mannich của tetracycline và pyrrolidine), fluoxetine (thuốc chống trầm cảm), tramadol và tolmetin (thuốc chống viêm).
- xà phòng và chất tẩy rửa: Phản ứng Mannich được sử dụng để tổng hợp alkyl amin, chuyển đổi hydrocacbon không phân cực thành xà phòng hoặc chất tẩy rửa. Các hợp chất thu được này được sử dụng trong nhiều ứng dụng làm sạch, xử lý nhiên liệu ô tô và lớp phủ epoxy
- polyetheramine từ ete alkyl chuỗi nhánh thay thế
- α,β-xeton không bão hòa do sự phân hủy nhiệt của các sản phẩm phản ứng Mannich (ví dụ: metyl vinyl xeton từ 1-diethylamino-butan-3-one)
Hielscher Ultrasonics sản xuất homogenizers siêu âm hiệu suất cao từ phòng thí nghiệm đến quy mô công nghiệp.