Scienziati dell'Università RUDN in collaborazione con colleghi russi e stranieri hanno studiato le reazioni di amminazione riduttiva. Le nuove reazioni e i sistemi catalitici basati su di esse hanno applicazioni nella sintesi organica, e potrebbe anche aumentare la produzione di sostanze medicinali e prodotti agrochimici in futuro. Lo studio è stato pubblicato su Chimica organica e biomolecolare .

Reazioni atomiche efficienti ad alte prestazioni sono fondamentali per lo sviluppo sostenibile nell'industria moderna. L'efficienza atomica di una reazione significa che idealmente, tutti gli atomi che entrano in una reazione chimica devono lasciarla come parte del prodotto desiderato. Ma il mondo è tutt'altro che ideale:il numero di reazioni efficaci completamente atomiche con una resa del 100 percento è molto piccolo. Per esempio, in sintesi organica, idruri di boro complessi sono spesso usati come agenti riducenti. In pratica, 1 kg del prodotto desiderato nella reazione produce quantità comparabili di rifiuti solidi che richiedono uno smaltimento speciale.

In questo senso, l'idrogeno sembra essere un agente riducente quasi perfetto che viene completamente assorbito dai reagenti. Però, l'idrogeno puro è prodotto dal gas naturale come risultato di una sintesi in tre fasi. Questo è un processo ad alta intensità energetica che richiede alte temperature (fino a 800° C) e catalizzatori aggiuntivi. L'idea degli scienziati era di trasformare tale sostanza in un agente riducente che non richiedesse molta energia per essere prodotto e non creerebbe rifiuti significativi in ​​quantità difficili da riciclare.

Perciò, i ricercatori hanno suggerito di utilizzare il monossido di carbonio (CO) come agente riducente nella sintesi organica. Il monossido di carbonio arriva in grandi quantità durante la produzione dell'acciaio ed è poco costoso.

"Al momento, il monossido di carbonio viene semplicemente bruciato in anidride carbonica. Suggeriamo di utilizzare il monossido di carbonio per eseguire importanti reazioni di sintesi organica, ad esempio sintetizzare ammine, che sono presenti in un numero significativo di farmaci, e altre preziose molecole. L'anidride carbonica viene prodotta come sottoprodotto, e l'industria sa già come utilizzarlo, " dice l'autore principale dello studio, Il dottor Denis Chusov.

L'articolo pubblicato è dedicato all'amminazione catalitica riduttiva con monossido di carbonio come agente riducente in presenza di catalizzatori a base di iridio. amminazione, la reazione di introduzione di un gruppo amminico -NH ₂ (o suoi derivati ​​-NHR o -NR ₂ , dove R è un radicale organico) in composti organici, viene utilizzato per creare molecole con determinate proprietà. Gli idrocarburi sostituiti sono composti derivati ​​da idrocarburi in cui uno o più atomi di idrogeno sono sostituiti da atomi di altri elementi. Ciò richiede metodi per attaccare i gruppi allo scheletro di carbonio in posizioni rigorosamente definite.

La parte principale dello studio pubblicato in Chimica organica e biomolecolare è stato condotto da studenti che non avevano alcuna esperienza. Gli scienziati hanno dimostrato che i composti complessi di iridio con iodio e una molecola organica ciclopentadiene sono i più cataliticamente attivi (che appare nell'accelerazione della reazione). Hanno rivelato regolarità precedentemente sconosciute nel corso di questa reazione, che contribuisce alla sua comprensione fondamentale più profonda e alla sua applicazione pratica più ragionevole.

"La reazione sviluppata procede ad una pressione di 30 atmosfere di monossido di carbonio, che si ottiene lavorando in autoclavi. Le autoclavi possono sembrare difficili da implementare all'inizio, tuttavia, ci sono molti processi nel settore che richiedono pressioni significativamente più elevate, quindi non c'è niente di straordinario. Inoltre, anche l'idrogenazione nei laboratori viene spesso eseguita in essi. Variando il catalizzatore, possiamo ridurre la pressione a quella atmosferica, ma quegli scienziati che hanno lavorato con le autoclavi le preferiscono alla normale vetreria da laboratorio. Le autoclavi sono difficili da rompere, il solvente non può evaporare, l'elaborazione della miscela di reazione è semplice, " dice Denis Chusov.

La reazione catalizzata dall'iridio con iodio e ciclopentadiene si è rivelata tollerante ad un'ampia gamma di gruppi funzionali, questo è, essere altamente selettivo. Molti reagenti possono effettuare la necessaria trasformazione, ma distruggono importanti frammenti della molecola nel processo, il che significa che mostrano una mancanza di tolleranza. In tali casi, si deve estendere la sintesi della molecola desiderata, introdurre ulteriori gruppi di protezione, eseguire la reazione, e quindi rimuovere i gruppi di protezione. Di conseguenza, la produzione di preziose molecole diventa più laboriosa, e il costo del prodotto finale e la quantità di rifiuti aumentano. Nel futuro, gli scienziati stanno pianificando di concentrarsi sull'uso del monossido di carbonio come agente riducente nelle reazioni di amminazione riduttiva nella sintesi di sostanze medicinali e prodotti chimici per l'agricoltura.

Gli scienziati stanno progettando di continuare la ricerca in due direzioni. Uno di questi è studiare le proprietà riducenti del monossido di carbonio al fine di rilevare nuovi sistemi catalitici altamente attivi. Oltretutto, l'uso del monossido di carbonio come agente riducente migliora le nuove scoperte sulle reazioni che prima non potevano essere effettuate a causa della mancanza di tolleranza ai gruppi funzionali con i sistemi di riduzione esistenti.