Химики Санкт-Петербургского государственного университета предложили инновационный подход к синтезу виниловых соединений, значительно снизив количество отходов и риски, связанные с использованием ацетилена. Новый метод позволяет эффективно получать ценные химические соединения с минимальным воздействием на окружающую среду. Результаты исследования, поддержанного грантом РНФ, опубликованы в научном журнале Organics.
Виниловые соединения — это органические соединения, содержащие винильную группу (-CH=CH₂), которая представляет собой этиленовую группу с одной двойной связью между атомами углерода. К «классическим» способам их получения относятся реакции спиртов (например, этилового), серосодержащих тиолов (аналогов спиртов с серой вместо кислорода) и азотистых аминов с ацетиленом. Также сюда входят методы, где часть молекулы «отрывается» (реакции отщепления), или где одна группа атомов заменяется на другую (так называемый виниловый обмен), или кросс‑сочетание, где две разные молекулы соединяются вместе.
Отдельное направление — реакции с использованием ацетилена, которое в последние 20 лет получило новое развитие благодаря использованию карбида кальция вместо газообразного ацетилена. Это значительно упрощает работу, поскольку ацетилен — это взрывоопасный газ, который хранится в баллонах под давлением и требует специального оборудования, в то время как карбид кальция представляет собой твердое вещество, которое легко взвесить и использовать без сложного газового оборудования.
Все ранее существующие способы винилирования предполагали использование значительных избытков ацетилена или его твердого аналога в реакции. Такой подход отличается своей высокой стоимостью и опасностью (за счет высокого давления в реакционном сосуде).
Химики Санкт-Петербургского университета предложили новую методологию синтеза виниловых производных на основе взаимодействия карбида кальция и бензиловых спиртов, а также тиолов и некоторых азотистых соединений. При этом метод ученых СПбГУ предполагает использование малого количества вещества, что значительно снижает его стоимость и экологическое воздействие, поскольку при использовании больших избытков карбида кальция также возникает необходимость утилизации «остатков» реакции — гидроксида кальция, который следует переработать или утилизировать особым образом.
«Мы применяем всего 1,05 эквивалента карбида кальция в реакциях, что на 5% превышает стехиометрическое количество, при этом достигается практически полное превращение исходных веществ в целевые продукты, что делает процесс высокоэффективным. Снижение количества карбида позволило решить две ключевые проблемы: во-первых, уменьшить риски, связанные с повышенным давлением, увеличив безопасность процесса, а во-вторых, сократить объем образующихся отходов», — рассказала старший научный сотрудник кафедры органической химии СПбГУ Мария Ледовская.
По мнению исследователей Санкт-Петербургского университета, дальнейшая работа позволит в перспективе перейти к реакциям с большим количеством веществ. В ходе исследований ученым удалось показать, что разработанный подход подходит для синтеза виниловых соединений с изотопной меткой ¹³С (это особый вид атомов углерода, который используется для изучения химических процессов). Данная методика позволяет эффективно получать соединения с двумя атомами ¹³С, что особенно важно для исследований механизмов химических реакций.
Исследование выполнено в рамках регионального гранта РНФ «Модификация ОН-функционализированных лекарственных препаратов и природных соединений генерируемым in situ ацетиленом с целью разработки полимерного носителя для биологически активных объектов». В данной работе для доказательства строения полученных соединений был использован функционал ресурсных центров «Магнитно-резонансные методы исследования» и «Методы анализа состава вещества» Научного парка СПбГУ.
Информация предоставлена пресс-службой СПбГУ
Источник фото: ru.123rf.com
