Как химики научились дозировать изомеры с помощью галогенов
Химики открыли, что управлять присоединением ароматических колец к органическим молекулам возможно с помощью солей фтора, хлора и брома. Эти добавки способны влиять на конфигурацию молекулы и динамику реакции, обеспечивая получение ценных фармацевтических и промышленных соединений. Новаторский подход открывает путь к более доступному синтезу медикаментов и созданию современных функциональных материалов. Работа выполнена при поддержке гранта Российского научного фонда (РНФ).
Арилирование: Почему нужны альтернативы
В синтезе молекул, включая лекарства, критически важно контролировать взаимодействие соединений-предшественников для получения строго заданного продукта. Ключевая реакция – арилирование (присоединение ароматического фрагмента) – востребована в фармакологии, производстве пестицидов и красителей. Традиционные соли тяжелых металлов в роли катализаторов имеют экологические недостатки. Йодониевые соли вместо них так же исключают тяжелые металлы, но часто приводят к нежелательным смесям изомеров, требуя сложного разделения, что удорожает процессы. Поиск новых методов арилирования продолжается.
Прорывная работа ученых СПбГУ
Исследовательская группа из Санкт-Петербургского государственного университета (СПбГУ) сосредоточилась на изучении более легких аналогов йодониевых солей — соединений с хлором (хлорониевых) и бромом (бромониевых).
Эксперимент с морфолином: От контроля пропорций к скорости
В модельных реакциях с промышленно важным морфолином использование *только* хлорониевой или бромониевой соли давало смесь изомеров (орто- и метаформ), где ортоизомер преобладал (75% против 25%). Инновационный шаг – добавление в смесь солей с фторид-анионом – кардинально изменил результат: теперь 80% выхода составил метаизомер! Соли с хлором и бром имели гораздо меньший эффект, меняя пропорции всего на 1–8%.
Дополнительно выяснилось: галогенные добавки управляют скоростью реакции. Добавки хлора повышали скорость реакций с хлорониевой солью на 60%. В случае бромониевых солей любые добавки замедляли процесс.
Механизм открыт через компьютерное моделирование
Моделирование показало, почему так происходит: галоген-анионы добавок по-разному влияют на электронную плотность в солях хлора и брома. Для хлорониевых солей перераспределение плотности ослабляет химические связи, ускоряя реакции. Для бромониевых солей наблюдается противоположный, замедляющий эффект.
Перспективы экологичного синтеза
«Нами найден простой способ контроля реакции арилирования, ключевой для индустрии. Используя доступные фторсодержащие соли, мы добиваемся направленного получения заданного изомера (орто- или мета-) при комнатной температуре, без дорогих металлических катализаторов. Одни и те же прекурсоры дают нужный продукт! Это основа для разработки высокоэффективных и устойчивых методов синтеза разнообразных биологически активных веществ», — делится результатами руководитель проекта гранта РНФ Дмитрий Болотин, д.х.н., главный научный сотрудник Института химии СПбГУ.
Источник: www.kommersant.ru
