Химики РУДН научились полностью менять ход реакции Дильса — Альдера при помощи изменения температуры
Реакция Дильса — Альдера широко используется в органическом синтезе, химиков привлекает ее простота, надежность и возможность управлять ее ходом, изменяя условия процесса. Некоторые продукты подобных превращений применяются для создания графеноподобных материалов, производстве витаминов, гормонов и нейромедиаторов. Графен благодаря своей прочности и тепло- и электропроводности используется при разработке транзисторов, сенсоров, фильтров и аккумуляторов.
Ученые РУДН исследовали вариант реакции Дильса — Альдера, в котором из двух органических соединений (алкинов и бисдиенов) образуется соединение, содержащее несколько шестичленных циклов. Реакция протекает по-разному при температуре 25–80°С и при 140°С: первом случае образуются структуры, которые авторы описывают как «аддукты типа пинцет» (4а,8а-дизамещенные 1,4:5,8-диэпоксинафталины), во втором — «аддукты типа домино» (2,3-дизамещенные 1,4:5,8-диэпоксинафталины). В обоих случаях можно получать не смеси продуктов (как в большинстве аналогичных реакций), а только один продукт — при этом с практически количественным выходом.
Исходными соединениями для реакции служили фурфурол и его производные. Их можно почти в неограниченных количествах получать из отходов сельского хозяйства: отрубей, лузги и стеблей подсолнечника, опилок и стружки некоторых видов древесины. Доступность и возобновляемость синтетических соединений на их основе особенно важны из-за колебаний на рынке нефти и истощения ее запасов в будущем.
«Изюминка, особенность описанных превращений в том, что в них можно полностью управлять составом продуктов и получать необходимые вещества “в индивидуальном виде”. Такой высокий контроль над ходом реакции достигается за счет изменения только одного параметра — температуры. Подобных реакций до наших работ практически не встречалось», — пояснил руководитель исследования, доцент кафедры органической химии РУДН Федор Зубков.
Авторы работы провели вычисления, используя теорию функционала плотности, которые позволили рассчитать энергии как переходных состояний реакции Дильса — Альдера, так и исходных и конечных продуктов. Эти расчеты прекрасно согласуются с геометрическими параметрами продуктов реакции, найденными с помощью рентгеноструктурного анализа. Теоретические расчеты, проведенные в ходе исследования, помогут ученым прогнозировать результат аналогичных реакций.
В ходе экспериментов ученые нашли оптимальные условия для селективного осуществления реакции: температуру и растворитель (применения катализатора не требуется). В зависимости от набора исходных реагентов реакция длилась от 20 часов до 10 дней, при температурах от комнатной до 140°С, что позволило изменять соотношение двух изомерных (имеющих одинаковый химический состав, но разную пространственную структуру) соединений, образующихся в реакции. В итоге исследователям удалось подобрать параметры реакции, при которых образовывались или только аддукты типа пинцет (25–80 °С), или только аддукты типа домино (140 °С).
«Помимо теоретического значения, наша работа будет полезна для утилизации и переработки отходов хозяйственной деятельности человека, а также для поиска недорогих возобновляемых источников сырья для тонкого органического синтеза. В дальнейшем планируется осуществить синтез библиотек веществ для биоскрининга с целью обнаружения биологически активных субстанций», — рассказала соавтор работы, аспирант РУДН Ксения Борисова.
Исследование проводилось совместно с учеными из Института элементоорганических соединений им. А.Н. Несмеянова РАН и Института молекулярной биологии им. В.А. Энгельгардта РАН.
Результаты опубликованы в Journal of Organic Chemistry.
Личинки мухи «чёрная львинка» в мире все чаще используются для утилизации отходов. Ученые института экологии РУДН поставили перед собой амбициозную задачу: понять, как тот или иной набор микроорганизмов в кишечнике личинок влияет на эффективность переработки разных видов отходов и как меняется состав микробиома в зависимости от условий питания. Никита Митькин — кандидат биологических наук, старший научный сотрудник института экологии РУДН, рассказал о первых результатах этого трехлетнего исследования. В частности, ученые доказали, что набор микроорганизмов микробиома способен перестраиваться. Теперь предстоит установить, какие именно изменения являются функционально полезными и можно ли воспроизвести их целенаправленно, «запрограммировав» личинок чёрной львинки на переработку определенного вида сырья.
Коллектив института инженерных инновационных технологий РУДН под руководством старшего научного сотрудника Михаила Юрьевича Задорожного получил грант университета на разработку и исследование прототипа металлогидридной системы для аккумулирования энергии. Проект поддержан в рамках конкурса 2026 года на выполнение НИР/НИОКР научными коллективами под руководством молодых учёных.
Попробовать поискать ответ на вопрос, а почему происходит то или иное явление, — это уже наука, заявил на Фестивале науки в РУДН Фёдор Оцелюк, студент аграрно-технологического института. По его словам, разница между школьниками, студентами и настоящими учёными вовсе не в гениальности, а лишь в понимании того, «куда нести свой вопрос». Преподаватели и студенты дали советы будущим учёным, с чего именно начать путь в науку, как обрести единомышленников и стать частью научного сообщества.