Найден дешевый и экологичный способ для производства основы лекарств, красителей и пестицидов
Используемый восстановитель — реагент, отдающий свои электроны во время реакции, — изготавливается из дешевых отходов химического производства; подход авторов также позволяет получить в качестве побочного продукта фосфаты, полезные как удобрения для сельского хозяйства. Так как амины входят в состав многих лекарств, красителей и пестицидов, это открытие поможет уменьшить их стоимость.
Результаты исследования, поддержанного грантом Российского научного фонда (РНФ), опубликованы в журнале Organic Letters Синтез аминов (производных аммиака) — одна из базовых реакций в современной химии. Эти соединения находят применение во всех крупных отраслях химической промышленности: в производстве удобрений, лекарств, лакокрасочных материалов. Для того, чтобы получить амин, нужно провести реакцию гидрирования, то есть присоединения атомов водорода к исходному веществу. Сделать это можно самыми разными способами, однако ни один из них не идеален.
Самыми распространенными восстановителями (теми, кто отдает электроны) для получения аминов пока являются борогидриды — производные NaBH4, — но у них есть явные минусы: они дорогие и дают много отходов, вредных для окружающей среды, а потому остро встает вопрос их правильной утилизации. Также при использовании борогидридов могут образовываться токсичные летучие побочные продукты, такие как диборан B2H6, что делает процесс более опасным для сотрудников. Чистый водород может быть универсальным восстановителем, но реакция проходит с использованием труднодоступных и дорогих катализаторов. Именно поэтому новый способ, предложенный российскими учеными, имеет существенные преимущества.
Команда ученых из Института элементоорганических соединений имени А. Н. Несмеянова РАН (Москва) провела серию экспериментов и показала, что NaH2PO2·H2O (гипофосфит натрия) является эффективным восстановителем в реакции синтеза широкого круга аминов различной природы. Он нетоксичен, дешев и доступен в больших количествах, а еще с ним не нужны катализаторы. Интересно, что гипофосфиты изготавливаются из желтого фосфорного шлама, который, в свою очередь, получается как побочный продукт при синтезе фосфорной кислоты, и именно поэтому у гипофосфитов низкая стоимость. Таким образом, способ авторов способствует эффективной переработке отходов химического производства.
Практическая польза нового метода была продемонстрирована на примере синтеза успокоительного препарата с использованием NaH2PO2·H2O. Его себестоимость оказалась существенно ниже по сравнению с другими синтетическими путями.
«Предложенный нами подход к синтезу аминов очень дешевый и экологичный, и при этом эффективный. Гипофосфит натрия в результате превращается в фосфаты, которые используются в качестве удобрений. Реакцию можно проводить чуть ли не в бетономешалке, и стоит процесс копейки. Вместе с тем амины входят в состав большого количества лекарственных препаратов, и с использованием нашего подхода можно будет снизить себестоимость их производства», — подводит итог один из авторов статьи и участник проекта, поддержанного грантом РНФ, Олег Афанасьев, научный сотрудник ИНЭОС РАН.