Cientistas da Universidade RUDN, em colaboração com colegas russos e estrangeiros, estudaram as reações de aminação redutiva. As novas reações e sistemas catalíticos baseados nelas têm aplicações em síntese orgânica, e também pode impulsionar a produção de substâncias medicinais e agroquímicos no futuro. O estudo foi publicado em Química Orgânica e Biomolecular .

Reações com eficiência de átomos de alto desempenho são cruciais para o desenvolvimento sustentável na indústria moderna. A eficiência do átomo de uma reação significa que idealmente, todos os átomos que entram em uma reação química devem deixá-la como parte do produto desejado. Mas o mundo está longe de ser ideal - o número de reações atômicas completamente eficazes com um rendimento de 100 por cento é muito pequeno. Por exemplo, em síntese orgânica, hidretos de boro complexos são freqüentemente usados ​​como agentes redutores. Na prática, 1 kg do produto desejado na reação produz quantidades comparáveis ​​de resíduos sólidos que requerem descarte especial.

Nesse sentido, o hidrogênio parece ser um agente redutor quase perfeito que é completamente absorvido pelos reagentes. Contudo, o hidrogênio puro é produzido a partir do gás natural como resultado de uma síntese de três estágios. Este é um processo que consome muita energia e requer altas temperaturas (até 800 ° C) e catalisadores adicionais. A ideia dos cientistas era transformar essa substância em um agente redutor que não exigisse muita energia para ser produzida e não gerasse resíduos significativos em quantidades difíceis de reciclar.

Portanto, os pesquisadores sugeriram o uso de monóxido de carbono (CO) como agente redutor na síntese orgânica. O monóxido de carbono vem em grandes quantidades durante a produção de aço e é barato.

"No momento, o monóxido de carbono é simplesmente queimado em dióxido de carbono. Sugerimos o uso de monóxido de carbono para realizar importantes reações de síntese orgânica, por exemplo, para sintetizar aminas, que estão presentes em um número significativo de medicamentos, e outras moléculas valiosas. O dióxido de carbono é produzido como um subproduto, e a indústria já sabe como utilizá-lo, "diz o principal autor do estudo, Dr. Denis Chusov.

O artigo publicado é dedicado à aminação redutiva catalítica com monóxido de carbono como agente redutor na presença de catalisadores à base de irídio. Aminação, a reação de introdução de um grupo amino -NH ₂ (ou seus derivados -NHR ou -NR ₂ , onde R é um radical orgânico) em compostos orgânicos, é usado para criar moléculas com certas propriedades. Hidrocarbonetos substituídos são compostos derivados de hidrocarbonetos nos quais um ou mais átomos de hidrogênio são substituídos por átomos de outros elementos. Isso requer métodos para anexar grupos ao esqueleto de carbono em posições estritamente definidas.

A parte principal do estudo publicado em Química Orgânica e Biomolecular foi realizado por alunos sem experiência alguma. Cientistas demonstraram que compostos complexos de irídio com iodo e uma molécula orgânica de ciclopentadieno são os mais cataliticamente ativos (o que aparece na aceleração da reação). Eles revelaram regularidades previamente desconhecidas no curso desta reação, o que contribui para sua compreensão fundamental mais profunda e aplicação prática mais razoável.

"A reação desenvolvida prossegue a uma pressão de 30 atmosferas de monóxido de carbono, que é fornecido trabalhando em autoclaves. As autoclaves podem parecer difíceis de implementar no início, no entanto, há muitos processos na indústria que exigem pressões significativamente mais altas, então não há nada de extraordinário. Além disso, a hidrogenação em laboratórios também é freqüentemente realizada neles. Variando o catalisador, podemos reduzir a pressão para a atmosférica, mas os cientistas que trabalharam com autoclaves preferem-nas às vidrarias usuais de laboratório. Autoclaves são difíceis de quebrar, o solvente não pode ferver, a preparação da mistura de reação é simples, "Denis Chusov diz.

A reação catalisada por irídio com iodo e ciclopentadieno provou ser tolerante a uma ampla gama de grupos funcionais, isso é, para ser altamente seletivo. Muitos reagentes podem realizar a transformação necessária, mas eles destroem fragmentos importantes da molécula no processo, o que significa que eles mostram falta de tolerância. Em tais casos, é preciso estender a síntese da molécula desejada, introduzir grupos de proteção adicionais, realizar a reação, e, em seguida, remova os grupos de proteção. Como resultado, a produção de moléculas valiosas torna-se mais trabalhosa, e o custo do produto final e a quantidade de resíduos aumentam. No futuro, os cientistas estão planejando se concentrar no uso de monóxido de carbono como um agente redutor em reações de aminação redutora na síntese de substâncias medicinais e agroquímicos.

Os cientistas planejam continuar a pesquisa em duas direções. Uma delas é estudar as propriedades redutoras do monóxido de carbono para detectar novos sistemas catalíticos altamente ativos. Além do mais, o uso de monóxido de carbono como agente redutor potencializa novas descobertas de reações que antes não podiam ser realizadas devido à falta de tolerância a grupos funcionais com os sistemas de redução existentes.