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.
Фото на странице: Ksenia Yakovleva / Фотобанк Unsplash
