Phản ứng bổ sung Michael được thúc đẩy bằng sóng siêu âm

Phản ứng Michael không đối xứng là một loại phản ứng xúc tác hữu cơ, có thể được hưởng lợi rất nhiều từ sonication. Phản ứng Michael hoặc bổ sung Michael được sử dụng rộng rãi cho tổng hợp hóa học, trong đó liên kết carbon-carbon được hình thành trong điều kiện nhẹ. Ultrasonication và hiệu ứng sonochemical của nó có hiệu quả cao trong việc thúc đẩy và thúc đẩy các phản ứng Michael dẫn đến năng suất cao hơn, giảm đáng kể thời gian phản ứng và đồng thời góp phần vào hóa học xanh thân thiện với môi trường.

Sonochemistry và sự bổ sung Michael

Sonochemistry được thiết lập tốt cho các tác dụng có lợi của nó đối với các phản ứng hóa học – thường dẫn đến năng suất cao hơn, tốc độ phản ứng nhanh, điều kiện nhẹ hơn, thân thiện với môi trường cũng như tiết kiệm và vận hành đơn giản. Điều này có nghĩa là sonochemistry là một phương pháp hiệu quả và vô hại để kích hoạt, thúc đẩy và thúc đẩy các phản ứng hóa học tổng hợp và xúc tác. Cơ chế xử lý siêu âm và sonochemistry dựa trên hiện tượng xâm thực âm thanh, gây ra các điều kiện độc đáo của áp suất và nhiệt độ rất cao thông qua sự sụp đổ dữ dội của bong bóng trong môi trường lỏng. Các hiệu ứng của siêu âm hoặc cavitation âm thanh bắt đầu phản ứng bằng cách giới thiệu năng lượng cao, cải thiện chuyển khối lượng, do đó tạo điều kiện cho các biến đổi hóa học.
Phản ứng Michael hoặc bổ sung Michael là sự bổ sung nucleophilic của một carbanion hoặc một nucleophile khác vào một hợp chất carbonyl không bão hòa α,β có chứa một nhóm rút electron. Phản ứng Michael được nhóm lại thành lớp bổ sung liên hợp lớn hơn. Được đánh giá là một trong những phương pháp hữu ích nhất cho sự hình thành nhẹ các liên kết carbon-carbon, bổ sung Michael được sử dụng rộng rãi để tổng hợp hữu cơ các chất đa tạp. Nhiều biến thể bất đối xứng của phép cộng Michael tồn tại, đó là một loại phản ứng xúc tác hữu cơ.

Sonocatalysis và đất sét cơ bản xúc tác Michael bổ sung Imidazole

Martin-Aranda et al. (2002) đã tận dụng lợi thế của ultrasonication và các hiệu ứng sonochemical của nó để phát triển một tuyến tổng hợp mới của các dẫn xuất imidazole thay thế N 21 bằng cách bổ sung Michael imidazole vào ethylacrylate xúc tác bởi đất sét cơ bản, cụ thể là Li + và Cs + montmorillonites. Sử dụng kích hoạt siêu âm, imidazole được ngưng tụ với ethyl acrylate bằng cách sử dụng hai loại đất sét cơ bản – Li+ và Cs+ montmorillonites. Đất sét kiềm như Li + và Cs + montmorillonites là chất xúc tác hoạt động và rất chọn lọc dưới sonication, do đó cho thấy tác dụng tích cực đối với việc bổ sung imidazole vào ethyl acrylate. Xúc tác thúc đẩy Sonochemical thúc đẩy và cải thiện sự hình thành các dẫn xuất imidazole thay thế N khi so sánh với các phản ứng làm nóng nhiệt thông thường khác. Việc chuyển đổi tăng lên với tính cơ bản của đất sét và thời gian để siêu âm. Năng suất cao hơn khi Cs + montmorillonites được sử dụng so với Li +, điều này có thể được giải thích do tính cơ bản cao hơn. (Xem sơ đồ phản ứng bên dưới)

Phản ứng Sonocatalytic: Michael bổ sung imidazole vào ethyl acrylate
(sơ đồ phỏng theo Mohapatra et al, 2018.)

Một bổ sung Michael hỗ trợ siêu âm khác là axit silica sulfuric thúc đẩy xúc tác indole. Li et al. (2006) đã phản ứng với axit silica sulfuric và α,β-xeton không bão hòa dưới ultrasonication để thu được năng suất β-indolylketone của 50-85% ở nhiệt độ phòng.

Phản ứng Aza-Michael không dung môi và không có chất xúc tác

Việc bổ sung liên hợp các amin vào anken liên hợp – được gọi là phản ứng aza-Michael – là một bước quan trọng hóa học để tổng hợp các sản phẩm tự nhiên phức tạp khác nhau, kháng sinh, rượu amin A và chất phụ trợ chiral. Ultrasonication đã được chứng minh có khả năng thúc đẩy phản ứng bổ sung aza-Michael như vậy trong một thiết lập không có dung môi và chất xúc tác.

Phản ứng aza-Michael gây ra siêu âm trong nước đã được thử nghiệm với một số amin và ketone không bão hòa, nitrile không bão hòa và este không bão hòa. Phản ứng thúc đẩy sonochemical cho năng suất cao trong một quy trình nhanh chóng và đơn giản.
nghiên cứu và bảng: © Bandyopadhyay et al., 2012

Một bổ sung dễ dàng của ferrocenylenones với các amin aliphatic có thể được chạy trong một phản ứng được thúc đẩy sonochemically mà không cần sử dụng dung môi và chất xúc tác ở nhiệt độ phòng. Việc bổ sung sonochemical Michael này có thể đủ khả năng cho các hợp chất carbonyl 1-ferrocenyl-3-amino trong một quá trình nhanh chóng cho năng suất cao, cũng hiệu quả trong phản ứng aza-Michael của các hợp chất carbonyl không bão hòa α,β khác như chalcone, este cacboxylic, v.v. Phản ứng sonochemical này không chỉ rất đơn giản và dễ xử lý, nó còn là một quá trình nhanh chóng, thân thiện với môi trường và không tốn kém, là thuộc tính của hóa học xanh. (Dương và cộng sự, 2005)
Nhóm nghiên cứu của Banik đã phát triển một giao thức đơn giản, đơn giản, nhanh chóng, không qua trung gian nước cho phản ứng bổ sung aza-Michael của một số amin vào α.β-hợp chất carbonyl không bão hòa áp dụng siêu âm. Việc bổ sung một số amin gây ra sonochemical vào xeton, este và nitrile không bão hòa α.β đã được thực hiện rất hiệu quả trong nước cũng như trong điều kiện không có dung môi. Không có chất xúc tác hoặc hỗ trợ rắn đã được sử dụng trong phương pháp này. Tăng cường đáng kể tốc độ phản ứng đã được quan sát thấy trong nước theo phương pháp siêu âm. Quy trình lành tính với môi trường này đã cung cấp sự hình thành sạch của các sản phẩm với tính chọn lọc tăng cường. (Bandyopadhyay và cộng sự, 2012)

Tác dụng của dung môi và xử lý sonochemical đối với phản ứng aza-Michael của piperidine (1 ml) và methyl acrylate (1 mL) trong dung môi 1 ml.
nghiên cứu và bảng: © Bandyopadhyay et al., 2012

Đầu dò siêu âm và lò phản ứng cho các phản ứng Sonochemical

Phần cứng tinh vi và phần mềm thông minh của Hielscher ultrasonicators được thiết kế để đảm bảo xử lý sonochemical đáng tin cậy, ví dụ như thực hiện tổng hợp hữu cơ và phản ứng xúc tác với kết quả tái tạo và theo cách thân thiện với người dùng.
Hệ thống siêu âm Hielscher được sử dụng trên toàn thế giới cho các quá trình sonochemical bao gồm các phản ứng tổng hợp hữu cơ như bổ sung Michael, phản ứng Mannich, phản ứng Diels-Alder và nhiều phản ứng ghép nối khác. Chứng minh là đáng tin cậy cho việc tổng hợp năng suất cao của các sản phẩm hóa học chất lượng cao, Hielscher ultrasonicators không chỉ được sử dụng trong các thiết lập phòng thí nghiệm mà còn trong sản xuất công nghiệp. Do sự mạnh mẽ và bảo trì thấp, ultrasonicators của chúng tôi thường được cài đặt cho các ứng dụng nặng và trong môi trường đòi hỏi khắt khe.
Bộ vi xử lý siêu âm Hielscher cho tổng hợp sonochemical, xúc tác, kết tinh và các phản ứng khác đã được cài đặt trên toàn thế giới trên quy mô thương mại. Liên hệ với chúng tôi ngay bây giờ để thảo luận về quy trình sản xuất sonochemical của bạn! Đội ngũ nhân viên giàu kinh nghiệm của chúng tôi sẽ vui mừng chia sẻ thêm thông tin về con đường tổng hợp sonochemical, hệ thống siêu âm và giá cả!

Bảng dưới đây cung cấp cho bạn một dấu hiệu về khả năng xử lý gần đúng của ultrasonicators của chúng tôi:

Văn học / Tài liệu tham khảo