Científicos de la Universidad RUDN, en colaboración con colegas rusos y extranjeros, han estudiado las reacciones de aminación reductiva. Las nuevas reacciones y sistemas catalíticos basados ​​en ellos tienen aplicaciones en síntesis orgánica, y también podría impulsar la producción de sustancias medicinales y agroquímicos en el futuro. El estudio fue publicado en Química orgánica y biomolecular .

Las reacciones eficientes de los átomos de alto rendimiento son cruciales para el desarrollo sostenible en la industria moderna. La eficiencia atómica de una reacción significa que, idealmente, todos los átomos que entran en una reacción química deben dejarla como parte del producto deseado. Pero el mundo está lejos de ser ideal:el número de reacciones completamente átomos efectivos con un rendimiento del 100 por ciento es muy pequeño. Por ejemplo, en síntesis orgánica, Los hidruros de boro complejos se utilizan a menudo como agentes reductores. En la práctica, 1 kg del producto deseado en la reacción produce cantidades comparables de desechos sólidos que requieren una eliminación especial.

En este sentido, el hidrógeno parece ser un agente reductor casi perfecto que es completamente absorbido por los reactivos. Sin embargo, El hidrógeno puro se produce a partir del gas natural como resultado de una síntesis de tres etapas. Este es un proceso que requiere mucha energía y requiere altas temperaturas (hasta 800 ° C) y catalizadores adicionales. La idea de los científicos era convertir dicha sustancia en un agente reductor que no requeriría mucha energía para producirse y no generaría desechos significativos en cantidades difíciles de reciclar.

Por lo tanto, los investigadores sugirieron utilizar monóxido de carbono (CO) como agente reductor en la síntesis orgánica. El monóxido de carbono se presenta en grandes cantidades durante la producción de acero y es económico.

"En este momento, el monóxido de carbono simplemente se quema en dióxido de carbono. Sugerimos usar monóxido de carbono para llevar a cabo importantes reacciones de síntesis orgánica, por ejemplo, para sintetizar aminas, que están presentes en un número significativo de fármacos, y otras moléculas valiosas. El dióxido de carbono se produce como subproducto, y la industria ya sabe cómo utilizarlo, "dice el autor principal del estudio, Dr. Denis Chusov.

El artículo publicado está dedicado a la aminación reductora catalítica con monóxido de carbono como agente reductor en presencia de catalizadores a base de iridio. Aminación la reacción de introducir un grupo amino -NH ₂ (o sus derivados -NHR o -NR ₂ , donde R es un radical orgánico) en compuestos orgánicos, se utiliza para crear moléculas con determinadas propiedades. Los hidrocarburos sustituidos son compuestos derivados de hidrocarburos en los que uno o más átomos de hidrógeno se reemplazan por átomos de otros elementos. Esto requiere métodos para unir grupos al esqueleto de carbono en posiciones estrictamente definidas.

La mayor parte del estudio publicado en Química orgánica y biomolecular fue realizado por estudiantes que no tenían ninguna experiencia. Los científicos han demostrado que los compuestos complejos de iridio con yodo y una molécula orgánica ciclopentadieno son los más catalíticamente activos (que aparece en la aceleración de la reacción). Revelaron regularidades previamente desconocidas en el curso de esta reacción, lo que contribuye a su comprensión fundamental más profunda y a una aplicación práctica más razonable.

"La reacción desarrollada procede a una presión de 30 atmósferas de monóxido de carbono, que se obtiene trabajando en autoclaves. Los autoclaves pueden parecer difíciles de implementar al principio, sin embargo, hay muchos procesos en la industria que requieren presiones significativamente más altas, entonces no hay nada extraordinario. Es más, La hidrogenación en los laboratorios también se lleva a cabo a menudo en ellos. Variando el catalizador, podemos reducir la presión a la atmosférica, pero los científicos que han trabajado con autoclaves los prefieren al material de vidrio de laboratorio habitual. Los autoclaves son difíciles de romper, el solvente no puede hervir, el procesamiento de la mezcla de reacción es simple, ", Dice Denis Chusov.

La reacción catalizada por el iridio con yodo y ciclopentadieno demostró ser tolerante a una amplia gama de grupos funcionales, es decir, ser muy selectivo. Muchos reactivos pueden realizar la transformación necesaria, pero destruyen importantes fragmentos de la molécula en el proceso, lo que significa que muestran una falta de tolerancia. En esos casos, hay que extender la síntesis de la molécula deseada, introducir grupos protectores adicionales, llevar a cabo la reacción, y luego retire los grupos protectores. Como resultado, la producción de moléculas valiosas se vuelve más laboriosa, y el costo del producto final y la cantidad de desperdicio aumentan. En el futuro, Los científicos planean centrarse en el uso de monóxido de carbono como agente reductor en reacciones de aminación reductora en la síntesis de sustancias medicinales y agroquímicos.

Los científicos planean continuar la investigación en dos direcciones. Uno de ellos es estudiar las propiedades reductoras del monóxido de carbono para detectar nuevos sistemas catalíticos de gran actividad. Además, El uso de monóxido de carbono como agente reductor potencia nuevos descubrimientos de las reacciones que antes no se podían realizar por la falta de tolerancia a los grupos funcionales con los sistemas de reducción existentes.