StolicaMedia, 5 марта. Ученые НИУ ВШЭ разработали метод химической реакции, в котором альдегид одновременно выполняет сразу две функции. Такой подход позволяет отказаться от внешнего восстановителя, уменьшить токсичность процесса и снизить вероятность побочных реакций. Результаты исследования опубликованы в научном журнале Journal of Catalysis (18+).
Специалисты НИУ ВШЭ совместно с сотрудниками Института элементоорганических соединений имени А. Н. Несмеянова РАН предложили новый подход к проведению реакции восстановительного присоединения. В традиционных химических схемах для подобных реакций обычно требуется дополнительный восстановитель — например водород, борогидриды или монооксид углерода. Однако такие вещества могут быть токсичными, взрывоопасными или требовать сложного оборудования.
В новом методе источник восстановления находится внутри самой реакции. Эту роль выполняет альдегид — один из ее участников. Реакция проходит при участии рутениевого катализатора и основания, без растворителя и без добавления внешнего источника водорода.
"Мы подобрали необходимые условия реакции и предложили концептуально более простую схему: отказаться от дополнительного реагента и использовать альдегид как внутренний источник восстановления. В результате реакцию можно представить не как A + B + С → продукт, а как A + B → продукт, где одна из исходных молекул выполняет двойную функцию", — объяснил один из авторов исследования, преподаватель базовой кафедры элементоорганической химии ИНЭОС РАН факультета химии НИУ ВШЭ Федор Клюев.
Альдегиды широко распространены как в промышленности, так и в повседневной жизни. Например, коричный альдегид и ванилин используются в пищевой промышленности, а цитронеллаль и цикламеновый альдегид — в парфюмерии. Некоторые соединения этого класса производятся в огромных объемах: например, н-бутаналь применяется для получения сырья, необходимого при выпуске ПВХ, смол и ламинированного стекла.
Как правило, в химическом синтезе альдегиды рассматривают как электрофильные соединения, которые принимают электроны и участвуют в реакциях присоединения. Реже используется их способность выступать восстановителями — когда альдегидная группа окисляется, например, до карбоновой кислоты.
Новый метод объединяет обе роли. Ученые применили его в реакции восстановительного алкилирования кетонов — важного процесса, который используется в промышленной химии и при синтезе лекарственных соединений.
Пенсионеров старше 60 лет начнут опрашивать и тестировать с 10 марта
Исследователи показали, что предложенная схема универсальна. Она подходит как для ароматических, так и для алифатических кетонов и альдегидов. При этом сохраняются чувствительные участки молекул — например двойные связи и функциональные группы, которые часто разрушаются в более жестких условиях.
Авторы также проверили реакцию с другими типами нуклеофилов, включая амины, амиды, сульфонамиды и нитрилы. Это показало, что метод подходит не только для формирования углерод–углеродных связей, но и для образования связей углерод–азот. В научной статье приведено около двадцати примеров применения метода, включая синтез противовоспалительного препарата набуметона и производного гормона прегненолона ацетата.
"Мы провели десятки реакций с кетонами, а также проверили, что метод работает и в реакциях с аминами. В дальнейшем мы хотели бы продолжить исследовать уже восстановительное аминирование и доработать наш метод для такого типа реакций. Если нам удастся так же обходиться без внешнего восстановителя в широком наборе случаев, это будет особенно важно для фармсинтеза, где около четверти связей углерод–азот получают именно этим методом", — подчеркнул профессор, заведующий Базовой кафедры элементоорганической химии ИНЭОС РАН факультета химии НИУ ВШЭ Денис Чурсов.
Исследование было выполнено при поддержке гранта Российского научного фонда и Министерства науки и высшего образования России.
