Нов метод за синтеза за еколошко производство на кетони Аналитика ВЕСТИ
Наоѓањето нови методи во органската синтеза претставува основа за напредок во развојот на фармацевтски лекови, наука за материјали и хемиска биологија и со тоа игра централна улога во нашето секојдневие. Истражувачки тим од Хемискиот факултет на Универзитетот во Виена сега успеа да развие нов метод за синтеза на кетони. Резултатите беа објавени во списанието „Природа комуникации“.
Кетоните се клучни молекули во хемијата. Името може да ве потсети на работи како „кетогената диета“, каде што кетоните се создаваат од складирана маст како извор на енергија во црниот дроб. Но, ова не е истражување за исхраната, туку за методите со кои се прават овие кетони.
Кетоните се карактеризираат со нивната таканаречена карбонилна група. Карбонилната група секогаш содржи карактеристична двојна врска јаглерод-кислород и е една од основните функционалности во молекулите на нашиот свет.
Постојат многу варијанти на кетони. Делумно во нашето тело како тестостерон и кортизон; или во активни состојки како што се антибиотикот моксифлоксацин, опиоид оксикодон или ралоксифен, естроген модулатор кој се користи, меѓу другото, за третман на остеопороза. Дури и таканаречениот "малина кетон" кој е содржан во малини и е одговорен за типичниот мирис на овошјето содржи карбонилна група.
Потребна синтеза
Сите горенаведени кетони се синтетизираат - често во огромни количини. Синтезата не е секогаш без проблеми. Класично, се користат реакции за синтеза на кетони, кои меѓу другото користат опасни, пирофорни реагенси и доведуваат до многу отпадни производи што треба да се одделат и отстранат. „Идеалната хемиска реакција за производство на кетони би започнала со едноставни почетни материјали и би генерирала минимален отпад“, вели др. Ingинг Ли, прв автор на студијата. „Таква реакција веќе постои: хидроацилација“, објаснува постдокусот.
При хидроасилација, алдехид (исто така соединение со карбонилна група, но со водороден супституент) реагира со алкени (типично евтини почетни материјали од семејството на јаглеводороди со една или повеќе двојни врски на јаглерод-јаглерод). „Недостаток на хидроасилацијата е тоа што секогаш е потребен скап катализатор на транзициски метали, како што е родиум, редок и скап метал“, објаснува Рик Ост, коавтор на делото. „Покрај тоа, реакцијата е доста комплицирана и честопати придружена со несакани несакани реакции, што значи дека изборот на кетони што може да се произведат со помош на хидроасилација е прилично ограничен“, вели Оуст.
Повторно откривање на хидроасилација
Групата на Нуно Маулид сега разви алтернатива на конвенционалната хидроасилација која ниту бара скапи метали ниту ги покажува несаканите реакции споменати погоре. „Целосно ги сменивме правилата на играта на хидроасилација“, вели Нуно Маулиде, професор по органска синтеза на Универзитетот во Виена.
Истражувачите користеле различен вид карбонил соединение како почетен материјал за ова: стабилни и робусни карбоксиламиди. „Веќе неколку години истражуваме за селективно активирање на амиди“, објаснува Маулид. "Сега најдовме начин да ги натераме да реагираат со алкени како да се алдехиди. Резултатот е нова форма на хидроасилација", рече научникот на 2018 година.
"Со оваа новоразвиена реакција можете да пристапите кон синтезата на кетон на сосема нов начин. Досега немаше начин да се произведат одредени кетони со помош на хидроасилација, на пример со други реактивни групи во истата молекула, поради ограничувањата на првичната реакција Селективно модифицирајте активни состојки и фармацевтски препарати со амидна група. Ова отвора нови можности за синтеза на фини хемикалии “, радосно вели Маулид.
Незгоден механизам и вредноста на соработката
„Механички гледано, оваа нетипична реакција покажува некои комплексни преуредувања“, објаснува Летиција Гонзалес, професор по теоретска хемија на Универзитетот во Виена. Со помош на компјутерски потпомогнати пресметки, истражувачите беа во можност да ги разберат основните чекори на оваа нова реакција. „Особено интересен чекор е таканаречениот трансфер на хидрид, во кој атом на водород мигрира на далечен дел од молекулата и со себе зема два електрони“, објаснува Борис Маријасин, исто така од Институтот за теоретска хемија и коавтор на делото. „Овие и другите детали стануваат достапни за нас преку теоретско моделирање на реакцијата“.
Интеракцијата помеѓу експерименталната органска хемија и теоретската хемија им овозможува на научниците да добијат точна слика за тоа што се случува за време на реакцијата. "Ова е вистинската вредност на тимската работа. Сам не би било можно недвосмислено да го објасниме механизмот на реакција, нашите колеги во теоретската хемија немаше да имаат пристап до експериментални резултати од лабораторијата самостојно. Тоа е клучот за научна соработка каде и да целата работа е повеќе од збирот на одделните делови “, заклучува Маулид.