Химики разработали инновационный металлоорганический катализатор для синтеза азотсодержащих молекул, которые являются ключевыми компонентами многих лекарственных препаратов. Этот катализатор содержит биогенные и экономически выгодные металлы - кальций и калий. В отличие от существующих катализаторов, он позволяет проводить реакции при комнатной температуре и атмосферном давлении, обеспечивая получение целевых соединений с высокой эффективностью до 100%.
Органические молекулы, содержащие атомы азота, являются неотъемлемой частью около 80% лекарственных препаратов и биологически активных соединений. Одним из наиболее эффективных методов получения таких молекул является реакция гидроаминирования, которая заключается в присоединении азотсодержащих групп к непредельным углеводородам, содержащим двойные или тройные связи. Для успешного проведения этой реакции необходим катализатор - вещество, которое обеспечивает ее протекание.
Однако существующие катализаторы имеют свои недостатки. Некоторые из них требуют жестких условий, таких как нагревание до 200 °C или давление, превышающее атмосферное в 40 раз. Кроме того, они могут приводить к образованию большого количества побочных продуктов.
Ученые из Института металлоорганической химии имени Г.А. Разуваева РАН в Нижнем Новгороде и Института элементоорганических соединений имени А.Н. Несмеянова РАН в Москве разработали новый металлоорганический катализатор, в состав которого входят ионы кальция и калия.
Специалисты изучили способность полученного металлорганического соединения осуществлять реакцию гидроаминирования и провели более 60 реакций с различными органическими соединениями, демонстрируя его универсальность. Время синтеза соединений варьировало от одной минуты до трех дней в зависимости от типа и сложности превращения. Большинство реакций успешно проходило при комнатной температуре и атмосферном давлении.
Особенно значимым результатом исследования стало осуществление гидроаминирования этилена — самого простого углеводорода с двойной связью. Ранее эта реакция была сложной задачей, требующей нагревания до 190 °C и давления в 40 атмосфер. Благодаря новому катализатору удалось провести реакцию при комнатной температуре и давлении всего в 1,5 раза выше атмосферного. При этом избирательность превращения достигла 99%, что привело к образованию практически чистого продукта.
Кроме того, благодаря новому биметаллическому катализатору, удалось впервые провести каскад реакций гидроаминирования и гидроаминоалкилирования на примере аммиака и стирола. Этот каскад позволяет синтезировать третичный амин, который ранее не был известен.