Химик РУДН улучшил классическую реакцию для получения сложных аминов

В классических химических реакциях участвуют только два исходных вещества. Современная химия все чаще опирается на так называемые многокомпонентные реакции, в которых сразу несколько веществ соединяются в итоговый продукт. Это значительно расширяет возможности синтеза. Один из таких подходов — реакция Петасиса — позволяет соединять амины, альдегиды и кислоты для получения более сложных аминов. Реакцию Петасиса применяют, например, в фармацевтике и агрохимической промышленности. Однако возможная область использования ограничена из-за особенностей процесса — для «транспортировки» одного фрагмента к другому должны образоваться соли борной кислоты (бораты). Дело в том, что классическая реакция Петасиса идет по схеме двухэлектронного переноса, когда сразу два электрона должны переместиться с одного фрагмента на другой. Из-за этого у исходных соединений ограничен набор подходящих функциональных групп.

«Несмотря на синтетическую полезность реакции Петасиса, недостатки традиционной двухэлектронной схемы продолжают стимулировать новые исследования. Они направлены на поиск более простых и универсальных методологий. В этой связи мы представляем использование свободных производных борной кислоты, которые выступают эффективными донорами радикалов с помощью механизма одноэлектронного переноса в мягких условиях реакции», — профессор Эрик Ван дер Эйкен, руководитель Объединенного института химических исследований РУДН.

Химики улучшили классический протокол с помощью производной борной кислоты и света. Для успешного присоединения не нужно формирование боратов — реакция идет в мягких условиях при видимом свете.

Чтобы подобрать оптимальные условия, химики провели серию экспериментов. В растворе диметилформамида при температуре 30℃ и свете синего цвета (400 нм) за 24 часа удалось добиться 76%-го выхода итогового амина. С теми же условиями химики опробовали исходные соединения с другими функциональными группами и получили более 30 продуктов с выходом до 95%. Убедившись в эффективности и широкой применимости метода, химики опробовали его в полупромышленных масштабах — в реакторе непрерывного действия. Как минимум для трех итоговых продуктов это позволило добиться значительного повышения выхода — от 31–76% до 85–90%. При этом время реакции сократилось с 24 часов до 50 минут.

«Окислительный потенциал производных борной кислоты регулировали с помощью водородной связи с использованием диметилформамида как растворителя. Мы также изучили разработанный процесс в реакторе непрерывного действия, чтобы облегчить масштабирование и сократить время реакции, одновременно повысив ее эффективность. Кроме того, метод показал хорошую универсальность с точки зрения функциональных групп и пригоден для получения сложных вторичных аминов из простых предшественников», — профессор Эрик Ван дер Эйкен, руководитель Объединенного института химических исследований РУДН.

Результаты опубликованы в журнале iScience.