Новости химической науки > Органический дайджест 235

В этом номере дайджеста: конверсия углекислого газа в метанол активным путем; новый метод определения энантиомерного избытка; смена сокатализатора позволяет получать различные диастереомеры; C,C-диацетиленовые фосфаалкены в реакциях кросс-сочетания, катализируемых палладием и протекающие в воде click-реакции, катализируемые наночастицами меди.

Исследователи из Израиля заявляют, что каталитическое гидрирование таких производных диоксида углерода, как метил- и диметилкарбонат, карбамат и формиат позволит получить метанол из CO₂. Такой косвенный подход может привести к созданию эффективных методов промышленного производства метанола из углекислого газа, что может позволить использовать CO₂, образующийся при сгорании ископаемых топлив, в качестве химического сырья.

Обычный промышленный способ получения метанола основан на переработке синтез-газа (CO и Н₂), получаемого из каменного угля или природного газа. Конверсия синтез-газа протекает при высоких температурах и высоких давлениях в присутствии гетерогенного катализатора. Для увеличения эффективности производства метанола химики пытаются разработать способ его получения из более доступного и дешевого CO₂, однако до настоящего времени такие процессы так и не были разработаны.

Рисунок из Nat. Chem., DOI: 10.1038/nchem.1089

Давид Мильштейн (David Milstein) с соавторами предположил, что альтернативный путь промышленного синтеза метанола может заключаться в гидрировании производных CO₂ или CO в мягких условиях реакции [1].

Исследователи развили ранее проделанную работу Мильштейна по разработке гомогенного рутений-фосфин-пиридинового катализатора, получив металлокомплексы, способные катализировать гидрирование карбонильных интермедиатов. Исследователям удалось разработать катализатор, способный конвертировать метилформиат и диметилкарбонат в метанол, а метилкарбамат – в метанол и амин. Обнаруженные реакции отличаются высоким уровнем экономии атомов, в них не образуются побочные продукты или сопродукты, реакции протекают в мягких условиях и не требуют растворителя.

Рисунок из J. Am. Chem. Soc., 2011, DOI: 10.1021/ja205775g

Для определения состава рацемической смеси химики определяют ее энантиомерный избыток. Например, если в образце содержится 80% одного энантиомера и 20% его оптического антипода, энантиомерный избыток (ee) составляет 60%. Точное значение ee определяют с помощью высокоэффективной жидкостной хроматографии (ВЭЖХ), однако это медленный метод. Зачастую ВЭЖХ не может удовлетворить запросы по анализу результатов тысяч химических реакций, проводимых как фармацевтическими компаниями, так и отдельными исследователями для разработки новых синтетических методов.

Эрик Энслин (Eric Anslyn) с соавторами решил разработать метод быстрого определения энантиомерного избытка смеси оптически активных карбоновых кислот. Исследователи синтезировали медьсодержащую ахиральную молекулу, атом меди в котором координационно-ненасыщен, поэтому такая молекула может выступать в роли «хозяина» для хиральных карбоновых кислот - гостей. При связывании гостя с атомом меди хинолоновые лиганды, связанные с металлом, искажаются, образуя молекулярный «пропеллер», направление искжения которого зависит от стереохимии гостя [2].

Анализ комплексов медных хозяев с гостями – чистыми энантиомерами с помощью метода экситон-сопряженного кругового дихроизма (exciton-coupled circular dichroism) позволило обнаружить, что комплексы различаются поглощением кругового-поляризованного света. Используя смеси с известным содержанием обоих энантиомеров, исследователи построили градуировочные графики, которые затем и использовались для экспериментального определения ee в анализируемых смесях.

Сравнение ee, определенного с помощью нового метода и ee, определенный с помощью ВЭЖХ, показало, что новая методика определяет энантиомерный избыток с точностью 3%. Энслин отмечает, что низшая по сравнению с ВЭЖХ точность нового метода компенсируется тем, что новый метод в 100 раз быстрее хроматографического и позволяет определить ee 100 образцов за два часа.

Рисунок из J. Org. Chem., 2011, 76, 5821

Ху (W. Hu) с соавторами разработал катализируемую родием one-pot конденсацию Манниха арилдиазоацетата, первичного спирта и β,γ--ненасыщенного α-кетоэфира, приводящую к образованию третичного спирта или третичного сложного эфира, конфигурация которых определяется сокатализатором – «диастереоселективным переключателем» [3].

В качестве сокатализатора может применяться AgBF₄ или InBr₃. В присутствии серебра образуется эритро-диастереоизомер (соотношение эритро/трео > 94:6), в то время как соль индия позволяет получить трео-диастереомер с такой же эффективностью (соотношение эритро/трео < 4:96).

Новый метод пополняет перечень многокомпонентных реакций, позволяющих получить в ходе одной синтетической процедуры сложные вещества с несколькими стереогенными центрами из относительно простых субстратов, эффективный контроль конфигурации продукта осуществляется в мягких условиях.

Рисунок из Org. Biomol. Chem., 2011, DOI: 10.1039/C1OB05705G

Исследователи из группы Саши Отт (Sascha Ott) изучили реакционную способность бис-тетраметилсиланзамещенных C,C-диацетиленфосфаалкенов (A2PA) в реакции кросс-сочетания Соногаширы-Хагихары [4].

Селективное и успешное снятие двух кремнийсодержащих защитных групп обуславливается стерическим объемом групп Mes*, которая способствует тому, что активность ацетиленового фрагмента в транс-положении к Mes* увеличивается, что позволяет осуществлять селективные и последовательные реакции сочетания с йодаренами. Трансформация ТМС-защищенных ацетиленов в ацетилениды меди(I) –ключевая стадия синтетической последовательности, которая позволяет получить первый димерный A2PA, связанный фениленовым спейсером.

Цис-транс-Изомеризация по связи PC управляется третичным амином и наблюдается исключительно в случае нитрофенил-замещенных A2PA. Строение продуктов подтверждается результатами спектрального и электрохимического исследования.

Рисунок из Org. Biomol. Chem., 2011, DOI: 10.1039/C1OB05735A

Франциско Алонсо (Francisco Alonso) с коллегами сообщает о синтезе простого в получении многократно используемого и многоцелевого катализатора, представляющего собой окисленные наночастицы меди, нанесенные на активированный углерод. Новый катализатор может эффективно ускорять многокомпонентный синтез 1,2,3-триазолов из органилгалогенидов, солей диазония и ароматических аминов в воде при низкой загрузке катализатора [5].

Обзоры недели: в журнале Chemical Reviews опубликованы обзоры, посвященные сигнальным свойствам молекул антибиотиков [6] и свойствам, синтезу и применению карбаборанов в качестве фармакофоров [7]; в журнале Chemical Society Reviews интересен обзор, посвященный прогрессу в разработке флуоресцентных и хемометрических сенсоров для определения молекул аминокислот [8].

Источники: [1] Nat. Chem., DOI: 10.1038/nchem.1089; [2] J. Am. Chem. Soc., 2011, DOI: 10.1021/ja205775g; [3] J. Org. Chem., 2011, 76, 5821; DOI: 10.1021/jo102423c; [4] Org. Biomol. Chem., 2011, DOI: 10.1039/C1OB05705G; [5] Org. Biomol. Chem., 2011, DOI: 10.1039/C1OB05735A; [6] Chem. Rev., 2011, DOI: 10.1021/cr2000509; [7] Chem. Rev., 2011, DOI: 10.1021/cr200038x; [8] Chem. Soc. Rev., 2012, DOI: 10.1039/C1CS15159B

метки статьи: #кинетика и катализ, #медицинская химия, #органическая химия, #органический синтез, #элементоорганическая химия