Химик РУДН показал, что вода играет важнейшую роль в механизме реакции Анри, катализируемой новыми медными комплексами
На деле оказалось, что медный комплекс координируясь с молекулой воды активирует ее, превращая в кислоту Бренстеда, и тем самым вода активирует исходный альдегид Данные, которые получились в результате опыта, позволяют понять механизм реакции Анри и помогут в создании важнейших классов веществ для фармацевтической промышленности: α-нитрокетонов, кетонов, нитроалкенов и β-аминоспиртов.
Асимметрическую реакцию Анри, позволяющую синтезировать ценные органические молекулы, первым провел японский химик Масакацу Шибасаки в 1992 году. Ему удалось провести реакцию с высокой энантиоселективностью, используя катализаторы на основе медных комплексов. Однако до настоящей работы все еще оставались вопросы по поводу мезанизма данной реакции. Владимир Ларионов с кафедры неорганической химии РУДН, кандидат химических наук, используя новые комплексы меди(II) показал, что в реакции Анри молекула воды играет критическую роль и напрямую вовлекается в каталитический цикл. На то раньше ученые не обращали большого внимания, а констатировали только факт, что при участи воды скорость реакции увеличивается на несколько порядков.
Данные комплексы могут быть использованы для получения прекурсоров таких лекарств, как (S)-пропранолол (β-блокатор), ®-норэпинефрин и ®-сальбутамол (агонисты β-рецептора), ампренавир — Vertex 478 (ингибитор протеазы ВИЧ) и L-акозамин (класс антрациклиновых антибиотиков).
Из предыдущих исследований было известно, что асимметрическую реакцию Анри лучше всего проводить в водных и спиртовых растворителях. Поэтому авторы исследования протестировали реакцию Анри в растворителях (метанол, альдегид-нитрометан-вода) с двумя каталитическими системами — комплексы кобальта (III) и меди(II). В случае кобальтового комплекса ион металла не участвовал в реакции, а ион меди мог координировать молекулу (или молекулы) воды. При использовании медного комплекса реакция шла быстрей, и химики получили сразу несколько необходимых типов химических веществ (лиганды и нитроспирты). Кобальтовый катализатор работал хуже, особенно при производстве нитроспиртов. На этом основании авторы решили остановиться на медном катализаторе.
Однако использование медного катализатора в метаноле тоже вызывало проблемы. При конденсации наблюдалось образование нитроспирта лишь рацемической формы. В этом случае скорость реакции не замедлялась, блокировки каталитического центра иона меди не происходило. Расчеты показали, что вода образует прочную связь между медным центром и карбонильной группой. Реакция завершалась уже в течение 1 часа, а выход нитроспирта достигал 61%. При этом образующийся нитроспирт вытеснялся водой и тем самым не блокировал каталитический центр медного комплекса. Таким образом, вопреки прежним представлениям, было показано, что вода усиливает каталитические свойства медных комплексов.
Химики пришли к заключению, что эффективность ранее изученных хиральных катализаторов на основе меди (II) была недооценена, поскольку содержание воды (или спиртов) в реакции не принималось во внимание и не оценивалось. Эта работа откроет путь для изучения механизма реакции Анри и создания новых каталитических систем на основе комплексов меди.
Результаты работы опубликованы в международном американском журнале Inorganic Chemistry.
Кандидат биологических наук, доцент института экологии РУДН Всеволод Павшинцев разрабатывает инновационную методику, которая позволяет оценивать состояние пресных водоёмов с помощью рыбок данио-рерио и искусственного интеллекта. Проект, поддержанный грантом университета, призван перейти от простого химического анализа воды к пониманию того, как загрязнители воздействуют на живые организмы.
Доцент кафедры наноэлектроники и микросистемной техники РУДН Екатерина Гостева возглавляет междисциплинарный проект по разработке технологии наноструктурирования поверхности имплантатов. Её цель — сделать приживление имплантатов быстрым, надёжным и доступным для самых разных групп пациентов.
В институте экологии РУДН реализуется масштабный междисциплинарный проект в области экологической химии и материаловедения. Учёные работают над созданием высокоэффективных сорбентов на основе природных материалов для обезвреживания опасных загрязнителей окружающей среды.
Проект объединяет фундаментальные исследования на стыке химии, материаловедения и экологии и соответствует стратегическим целям развития науки и технологий Российской Федерации.