Des scientifiques de l'Université RUDN, en collaboration avec des collègues russes et étrangers, ont étudié les réactions d'amination réductrice. Les nouvelles réactions et systèmes catalytiques qui en découlent ont des applications en synthèse organique, et pourrait également stimuler la production de substances médicinales et agrochimiques à l'avenir. L'étude a été publiée dans Chimie organique et biomoléculaire .

Des réactions atomiques performantes sont cruciales pour le développement durable dans l'industrie moderne. L'efficacité atomique d'une réaction signifie qu'idéalement, tous les atomes entrant dans une réaction chimique doivent la quitter en tant que partie du produit souhaité. Mais le monde est loin d'être idéal :le nombre de réactions totalement atomiques avec un rendement de 100 % est très faible. Par exemple, en synthèse organique, les hydrures de bore complexes sont souvent utilisés comme agents réducteurs. En pratique, 1 kg du produit souhaité dans la réaction produit des quantités comparables de déchets solides qui nécessitent une élimination spéciale.

Dans ce sens, l'hydrogène semble être un réducteur presque parfait qui est complètement absorbé par les réactifs. Cependant, l'hydrogène pur est produit à partir du gaz naturel à la suite d'une synthèse en trois étapes. Il s'agit d'un procédé très énergivore nécessitant des températures élevées (jusqu'à 800°C) et des catalyseurs supplémentaires. L'idée des scientifiques était de transformer une telle substance en un agent réducteur qui ne nécessiterait pas beaucoup d'énergie pour être produit et ne créerait pas de déchets importants dans des quantités difficiles à recycler.

Par conséquent, les chercheurs ont suggéré d'utiliser le monoxyde de carbone (CO) comme agent réducteur dans la synthèse organique. Le monoxyde de carbone entre en quantités énormes lors de la production d'acier et est peu coûteux.

"À l'heure actuelle, le monoxyde de carbone est simplement brûlé en dioxyde de carbone. Nous suggérons d'utiliser du monoxyde de carbone pour effectuer d'importantes réactions de synthèse organique, par exemple, synthétiser des amines, qui sont présents dans un nombre important de médicaments, et d'autres molécules précieuses. Le dioxyde de carbone est produit comme sous-produit, et l'industrie sait déjà comment l'utiliser, " dit le principal auteur de l'étude, Dr Denis Chusov.

L'article publié est consacré à l'amination réductrice catalytique avec du monoxyde de carbone comme agent réducteur en présence de catalyseurs à base d'iridium. Ami, la réaction d'introduction d'un groupe amino -NH 2 (ou ses dérivés -NHR ou -NR 2 , où R est un radical organique) en composés organiques, est utilisé pour créer des molécules avec certaines propriétés. Les hydrocarbures substitués sont des composés dérivés d'hydrocarbures dans lesquels un ou plusieurs atomes d'hydrogène sont remplacés par des atomes d'autres éléments. Cela nécessite des méthodes pour attacher des groupes au squelette carboné dans des positions strictement définies.

L'essentiel de l'étude publiée dans Chimie organique et biomoléculaire a été réalisée par des étudiants qui n'avaient aucune expérience. Les scientifiques ont montré que les composés complexes de l'iridium avec de l'iode et une molécule organique le cyclopentadiène sont les plus actifs catalytiquement (ce qui apparaît dans l'accélération de la réaction). Ils ont révélé des régularités jusqu'alors inconnues au cours de cette réaction, ce qui contribue à sa compréhension fondamentale plus profonde et à une application pratique plus raisonnable.

"La réaction développée se déroule à une pression de 30 atmosphères de monoxyde de carbone, qui est fourni en travaillant dans des autoclaves. Les autoclaves peuvent sembler difficiles à mettre en œuvre au premier abord, néanmoins, il existe de nombreux procédés dans l'industrie qui nécessitent des pressions nettement plus élevées, il n'y a donc rien d'extraordinaire. De plus, l'hydrogénation dans les laboratoires y est également souvent réalisée. En faisant varier le catalyseur, nous pouvons réduire la pression à l'atmosphérique, mais les scientifiques qui ont travaillé avec des autoclaves les préfèrent à la verrerie de laboratoire habituelle. Les autoclaves sont difficiles à casser, le solvant ne peut pas bouillir, le traitement du mélange réactionnel est simple, ", dit Denis Chusov.

La réaction catalysée par l'iridium avec l'iode et le cyclopentadiène s'est avérée tolérante à une large gamme de groupes fonctionnels, C'est, être très sélectif. De nombreux réactifs peuvent effectuer la transformation nécessaire, mais ils détruisent des fragments importants de la molécule dans le processus, ce qui signifie qu'ils font preuve d'un manque de tolérance. Dans ces cas, il faut étendre la synthèse de la molécule désirée, introduire des groupes protecteurs supplémentaires, effectuer la réaction, puis retirer les groupes protecteurs. Par conséquent, la production de molécules de valeur devient plus laborieuse, et le coût du produit final et la quantité de déchets augmentent. À l'avenir, les scientifiques prévoient de se concentrer sur l'utilisation du monoxyde de carbone comme agent réducteur dans les réactions d'amination réductrice dans la synthèse de substances médicinales et de produits agrochimiques.

Les scientifiques prévoient de poursuivre les recherches dans deux directions. L'un d'eux est d'étudier les propriétés réductrices du monoxyde de carbone afin de détecter de nouveaux systèmes catalytiques très actifs. Outre, l'utilisation du monoxyde de carbone comme agent réducteur améliore les nouvelles découvertes des réactions qui auparavant ne pouvaient pas être réalisées en raison du manque de tolérance aux groupes fonctionnels avec les systèmes de réduction existants.