Научный коллектив из исследователей Института общей и
неорганической химии им. Н.С. Курнакова РАН, Еврейского
университета в Иерусалиме и Российского химико-технологического
университета им. Д.И. Менделеева выяснил,
что соединения пероксида водорода
можно использовать для создания твердых источников
такого вещества, в частности, лекарственных
форм. Исследование опубликовано в журнале
Molecules.
Ученые использовали методы оценки энергии водородных связей
через квантово-химические расчеты. В итоге они выяснили, что
количество и сила водородных связей с участием молекул
пероксида водорода напрямую влияет на стабильность
кристаллических пероксосольватов.
«Опубликованная работа посвящена комплексному анализу
структур известных кристаллических пероксосольватов: выявлены
природа и требования, предъявляемые к соединениям, способным
образовывать пероксосольваты (коформеры). Выполнен анализ числа,
геометрии и силы водородных связей молекул пероксида водорода,
которые являются структурообразующими при формировании
кристаллических соединений. В таких соединениях молекула
пероксида водорода всегда образует две водородные связи как донор
протона и до четырех водородных связей как акцептор протона.
Проанализированы размерность и типы кластеров, образованных
соседними молекулами пероксида водорода, — изолированные
молекулы, димеры, тетрамеры, гигантские 5- и 12-членные кластеры
и бесконечные цепочки», — говорит заведующий
Лабораторией пероксидных соединений и материалов на их основе
ИОНХ РАН Петр Приходченко.
Пероксид водорода эффективен и экологически безопасен, поэтому
широко применяется в фармацевтической, пищевой и химической
промышленности. Его используют в виде водных растворов или в
составе твердых соединений (пероксосольватов) в качестве
отбеливающего, дезинфицирующего и антисептического средства. За
счет водородных связей образуются кристаллические пероксосольваты
- это твердые соединения пероксида водорода и
солей.
Впервые пероксосольваты карбоната натрия (перкарбонат натрия) и
мочевины (гидроперит, пероксид мочевины) в начале XIX века
получил профессор Новороссийского Университета С.М.
Танатар. Такие соединения до сих пор считаются самыми
востребованными, поэтому производятся в количестве более
миллиона тонн. Их можно встретить ежедневно. Например,
перкарбонат натрия в стиральном порошке и отбеливателе,
а чистый пероксид мочевины в виде таблеток гидроперита.
Пероксид водорода участвует и во многих биохимических процессах
живых организмов, там где образуются
промежуточные соединения пероксида водорода и
биологических молекул.
Пероксосольваты используются до сих пор, потому что ученые все
еще не нашли альтернативу. Перкарбонат натрия и
пероксид мочевины обладают легкостью получения
и высокой стабильностью. По
данным Кэмбриджского банка структурных данных
(CSD) и банка данных неорганических структур (ICSD), которые
хранят информацию о кристаллической структуре соединений, в
2000 году было известно менее 45 кристаллических
пероксосольватов. В последние 20 лет развивается
приборная база рентгеноструктурного анализа и
растет интерес к исследованиям, поэтому число известных
соединений достигло 134. Часть из них - 44 соединения получили и
исследовали сотрудники Лаборатории пероксидных соединений и
материалов совместно с Лабораторией кристаллохимии и
рентгеноструктурного анализа ИОНХ РАН.
Несмотря на ряд преимуществ, пероксосольваты
недооцениваются и остаются малоизученным классом химических
соединений. Поэтому результаты российских ученых помогут
создать новые пероксосольваты для практических целей. Сейчас
становится возможным получение твердых лекарственных форм с
известными и новыми активными ингредиентами. Такой подход,
благодаря получению сольватов с пероксидом водорода,
увеличит растворимость лекарственных средств. А
сам пероксид водорода в их составе будет работать
подобно антисептику. В итоге пероксосольваты лекарственных
средств будут иметь двойное действие.
