Уловка химиков для более экологичного химического синтеза

Создание новых химических соединений, таких как новые лекарства, не так просто, как сборка одной из тех моделей с цветными шариками и палочками, которые вы могли видеть в начальных классах химии. Нет, зачастую это сложный процесс, состоящий из многих этапов и множества химических участников, некоторые из которых токсичны и опасны для окружающей среды.



Один из методов, используемых в химическом е, называется переносом атома водорода или HAT. Это потенциально мощный и универсальный химический инструмент, но технические ограничения ограничивают его использование. Теперь химики из Университета Юты, Scripps Research и их коллеги позаимствовали метод из химии накопления энергии, чтобы выполнить HAT с меньшим количеством химикатов и меньшими затратами.

«HAT хранит потенциал для невероятно полезных трансформаций», — говорит Самер Гнайм из Scripps Research, первый автор исследования, в котором сообщается о выводах исследователей. «Путем введения принципиально новой концепции эти химические проблемы могут быть решены, что делает HAT доступным инструментом для подавляющего большинства органических химикатов как в промышленных, так и в академических условиях».

Исследование, проведенное совместно с соавторами Шелли Минтир, Мэтью Сигманом, Дэвидом Фогтом, Тяньхуа Тангом и Кристианом Малапитом, опубликовано в журнале Nature при поддержке Центра синтетической органической электрохимии Национального научного фонда.

«Это классический пример необходимости междисциплинарных центров, которые объединяют ученых-химиков-органиков, электрохимиков и специалистов по вычислительной технике для решения крупных проблем органического синтеза», — говорит Минтир, выдающийся профессор химии.

Обещания и проблемы HAT

HAT — это процесс, при котором атом водорода просто перемещается из одной молекулы в другую. Это полезно для использования ненасыщенных связей углерод-углерод — наиболее распространенной полезной химической связи в органической химии — для создания широкого спектра новых связей, таких как связи углерод-углерод, углерод-кислород и углерод-азот. Все это важные шаги в построении сложных молекул. Создание новых связей из двойной углерод-углеродной связи называется «функционализацией».

«Функционализация таких связей является привлекательной стратегией для построения молекул и эффективного достижения молекулярной сложности», — говорит Гнаим.

Но какой бы полезной она ни была, HAT имеет свои недостатки. Простой процесс перемещения атома водорода требует дополнительных химических веществ, таких как окислители и восстановители, для создания активного катализатора, соединения, которое способствует протеканию реакции. Окислители и восстановители необходимы в больших количествах, что делает непрактичным крупномасштабное использование HAT и почти невозможным его применение в промышленных химических процессах.