Химик РУДН предложил медный катализатор для синтеза биологически активных веществ
Клик-реакции — общее название для реакций, в которых простые молекулы-модули «кликают» между собой и как конструктор собираются в большую комплексную молекулу. В основном, их используют в фармацевтике и химии полимеров. С помощью клик-реакции азид-алкинового присоединения «CuACC» получают триазолы — биологически активные вещества с противобактериальной, нейролептической, спазмолитической активностью — например, флуконазол и итраконазол. Обычно для этого используют катализаторы на основе меди. Они ускоряют процесс, но для этого требуются дополнительные условия — например, нагрев или дополнительные реагенты-химикаты. Это увеличивает стоимость производства. Химик РУДН предложил использовать комплекс меди, с которым клик-реакция проходит быстро и при комнатных условиях без добавления основания. Более того, химики впервые составили полное описание механизма процесса, который до сих пор был не до конца ясен, особенности в зависимости от каталитической системы.
«На сегодняшний день для CuAAC применяют различные медные катализаторы, однако во многих случаях требуются жесткие условия (высокие температуры, дополнительные реактивы и т. д.). Хотя механизм этой реакции хорошо известен и изучен, до сих пор ведутся споры о том, на чем именно основан механизм действия катализаторов», — кандидат химических наук Владимир Ларионов, сотрудник кафедры неорганической химии РУДН.
В соединении, которое изучили химики, содержатся три иона меди. Они соединены «связками» лигандами — сложными органическими ионами. Химики использовали его как катализатор в реакции CuACC при комнатной температуре и атмосфере воздуха. В качестве растворителя химики пробовали применять дихлорметан, толуол и другие реактивы. Однако даже без растворителя медный комплекс дал желаемый продукт за 4 часа — без катализатора она не протекала совсем. Более того, 99% исходного вещества превратилось в триазол, а побочных продуктов не образовалось вовсе.
Химики также впервые детально исследовали механизм реакции с помощью масс-спектрометрии и квантово-химических расчетов. Молекулы расщепили на заряженные фрагменты, а затем установили их структуру по соотношению массы фрагмента к заряду. Оказалось, что катализатор ускоряет реакцию сразу двумя путями. Лиганд помогает исходному веществу — алкину — избавиться от протона и перейти таким образом в активное состояние, а ионы меди участвуют в образовании промежуточного вещества — интермедиата. При этом образуются связи между ионами металла в катализаторе и частицами исходного вещества. Ранее считалось, что самый медленный этап реакции — образование связи между катализатором и алкином, т.е ацетиленида меди. Химики впервые показали, что это не так в их случае — на самом деле больше всего скорость определяющей стадией реакции является образование «первой» связи между двумя реагентами.
«Суть полученных результатов заключается в том, что самая медленная стадия, которая и определяет скорость всей реакции CuAAC, зависит от каталитической системы и реагентов. Ранее это явление было достаточно недооценено», — кандидат химических наук Владимир Ларионов, сотрудник кафедры неорганической химии РУДН.
Работа опубликована в Journal of Catalysis.
Как улучшить состояние окружающей среды в больших городах? Этим вопросом задаются специалисты из разных уголков мира. 130 экологов РУДН и Богорского сельскохозяйственного университета (Индонезия) обсудили устойчивое развитие мегаполисов на международном научном семинаре «Urban ecology».
В Москве завершился XXVII Международный салон изобретений и инновационных технологий «Архимед». Представители 28 государств презентовали 570 проектов и изобретений в 30 отраслях. Разработки учёных медицинского института РУДН получили 2 золотые медали по итогам конкурса.
В РУДН подвели итоги научного конкурса «Проектный старт: работа научного кружка». Студенты факультета физико-математических и естественных наук создали проект управляемой системы массового обслуживания с использованием нейронной сети для перераспределения ресурсов между сегментами 5G. Как повысить гибкость, сделать сеть быстрой и недорогостоящей и охватить большее число пользователей — рассказывают Гебриал Ибрам Есам Зекри («Фундаментальная информатика и информационные технологии», магистратура, II курс) и Ксения Леонтьева («Прикладная математика и информатика», магистратура, I курс).