Химики РУДН создали «зеленый» катализатор для синтеза сложных молекул для медицины и промышленности

Химики РУДН создали «зеленый» катализатор для синтеза сложных молекул для медицины и промышленности

Химики РУДН создали палладиевый катализатор для реакции Сузуки для более экономичного и безопасного синтеза сложных молекул для фармацевтики и химической промышленности. Он удерживает палладий от нежелательного попадания в итоговый продукт, позволяет проводить реакцию в «зеленом» растворителе и добиваться 97% выхода продукта.

Для синтеза сложных молекул для фармацевтики, агрохимии и химической промышленности применяют реакции кросс-сочетания — соединения двух атомов углерода из разных молекул. Одна из реакций кросс-сочетания — реакция Сузуки. Для нее необходимы катализаторы на основе палладия. Благородный металл позволяет эффективно проводить реакцию, но может «вымываться» и попадать в получившийся продукт. Это особенно нежелательно, например, при производстве лекарств.

«Чтобы остановить вымывание металла во время каталитического цикла, мы предлагаем использовать металлорганические соединение. Сильное взаимодействие между органическими связками и металлами образует высокостабильные комплексы. Это эффективное взаимодействие помогает удержать металл от выщелачивания », — Леонид Воскресенский, профессор, декан факультета физико-математических и естественных наук РУДН.

Химики РУДН создали палладиевый нанокатализатор на основе N-гетероциклических карбенов (NHC). После использования он не оставляет следов палладия в продукте. Катализатор оказался эффективным и экономичным для реакции Сузуки между фенилборной кислотой и арилхлоридами. Реакция шла при температуре 90℃ в течение восьми часов. После этого твердый остаток промыли в воде и этилацетате, высушили и провели реакцию снова, чтобы проверить, как изменяется структура и эффективность катализатора. Химики также опробовали разные условия реакции — температуру, растворитель и основу, — чтобы найти оптимальные.

После отделения катализатора химики провели спектроскопический анализ фильтрата и убедились, что в нем не содержится палладия. Максимальный выход итогового продукта составил 97% для одного из арилхлоридов. Это сопоставимо с результатами других катализаторов, но, в отличие от аналогов, расход катализатора был меньше. К тому же использовался «зеленый» растворитель — водный раствор изопропанола. После 10 циклов использования эффективность катализатора практически не изменилась, оставшись выше 90%. Более того, после девятого использования химики проверили структуру нанокатализатора с помощью сканирующего электронного микроскопа и выяснили, что она сохранилась почти такой же, какой была перед первым использованием.

«Гибридный наноматериал действует как высокоактивный катализатор в реакции Сузуки между арилхлоридами и фенилборной кислотой. Катализатор проявил отличную активность и стабильность, его можно повторно использовать по меньшей мере десять раз без какой-либо значительной потери активности. После девятого запуска катализатор показал почти аналогичную структуру по сравнению со свежим катализатором. Мы не обнаружили следов палладия в продуктах, и тесты на выщелачивание подтвердили, что реакция была действительно гетерогенной», — Рафаэль Луке, профессор Центра молекулярного дизайна и синтеза инновационных соединений для медицины РУДН.

Результаты опубликованы в журнале Molecular Catalysis

Теги: Приоритет-2030 стратпроекты