Химики ИГУ раскрыли причины «необщительности» органических хлоридов
Специалисты Иркутского государственного университета (ИГУ) нашли способ, позволяющий активировать молекулы органических хлоридов, которые крайне неохотно вступают в химические реакции. Вещества можно использовать в качестве сырья для синтеза биологически активных препаратов в фармакологии и агрохимии, поэтому предложенный подход поможет сделать их производство более доступным, дешевым и безопасным.
Органические хлориды являются очень привлекательным сырьем в каталитической реакции Мицороки-Хека, в ходе которой происходит их сочетание с молекулой алкена — углеводорода с двойной связью. Процесс позволяет с высокой селективностью и в одну стадию получить различные соединения: фармацевтические и биологически активные препараты, агрохимикаты, реагенты для синтеза полимеров с заданными свойствами и прочее.
Ученые ИГУ опровергли общепринятое в научной среде предположение, что органические хлориды неохотно вступают в химические реакции кросс-сочетания из-за сложности их активации и доказали, что активация органических хлоридов представляет собой обратимый процесс.
В эксперименте были изучены также закономерности селективности, то есть избирательности катализатора. Для этого использовали сразу два хлорида с разной реакционной способностью. Выяснилось, что природа реагентов может влиять на селективность протекания реакции, только если все стадии конкурирующих каталитических процессов обратимы.
Зная это, можно выбрать систему так, чтобы преобладал один, необходимый путь. Также оказалось, что катализаторы в растворе работали очень непродолжительное время (5–10 мин), а значит, быстро теряли способность ускорять превращение. Резкое снижение каталитической активности палладия наблюдалось также в случае, когда взятый для сравнения бромид заменили хлоридом. Это можно объяснить тем, что катализатор начал вступать в побочные реакции помимо той, которую должен был ускорять, что, в свою очередь, привело к снижению концентрации активных частиц палладия и уменьшению эффективности процесса.
«Наше исследование показало, что последующие поиски экзотических катализаторов, способных эффективно активировать органические хлориды, по сути, бессмысленны: с этой задачей успешно справляются стандартные каталитические системы. Проблема низкой реакционной способности органических хлоридов в реакции Мицороки-Хека не связана с низкой скоростью их активации, а обусловлена совсем иными причинами, которые следует искать в побочных процессах, протекающих в каталитической системе, отвечающих за баланс генерирования и дезактивации активных частиц катализаторов», — комментирует Анна Курохтина доцент кафедры физической и коллоидной химии ИГУ, один из авторов работы и руководитель проекта по гранту Российского научного фонда (РНФ).
Результаты работы ученых опубликованы в журнале Molecular Catalysis.