Уникальные исследования ученых ИГУ

Ученые-химики Иркутского государственного университета приступили к заключительному этапу своего проекта, поддержанного в 2016 году грантом Российского фонда фундаментальных исследований.

Коллектив ученых ИГУ проводит уникальные исследования, результаты которых станут новым словом в управлении конструирования сложных органических молекул с атомарной точностью. Сконструированные органические соединения нужны, например, для создания новых лекарственных препаратов. Таким образом, исследования иркутских ученых относятся к одной из наиболее востребованных областей современной химической науки, обеспечивающей реализацию программ импортозамещения и развития отечественных промышленных химических технологий.

Проект носит сложное название: «Различение гомогенного и гетерогенного механизмов катализа реакции прямого арилирования ароматических и гетероароматических соединений по С-Н-связи в присутствии растворимых и нерастворимых предшественников катализатора». Выполняет его коллектив исследователей: канд. хим. наук Анна Курохтина и Елизавета Ларина, аспиранты Елена Ярош и Надежда Лагода. Руководитель — доктор химических наук, заведующий кафедрой физической и коллоидной химии ИГУ, профессор Александр Шмидт (врио ректора ИГУ).

— К любому современному производству, в том числе химическому, с каждым годом предъявляются все более высокие требования в плане снижения нагрузки на окружающую среду, причем крайне желательным является снижение сопутствующих затрат. В связи с этим, на сегодня одним из глобальных трендов в химических исследованиях является разработка так называемых атом-экономных процессов, в которых получение конечного целевого продукта сопровождается образованием как можно меньшего количества любых побочных продуктов, — говорит Анна Курохтина. — Не углубляясь далеко в науку, скажу, что в свое время были открыты реакции прямого С-Н арилирования, которые приобрели высокую популярность в исследовательском сообществе и стали неотъемлемой частью производств сложных химических соединений, в частности, фармацевтических препаратов, продуктов-аналогов веществ естественного происхождения и агрохимикатов.

По словам ученых, несмотря на значительный прогресс о полном раскрытии синтетического потенциала этих чрезвычайно привлекательных с точки зрения атом-экономной химии процессов пока говорить не приходится. Для достижения положительных результатов современной химической науке требуется найти такие методы исследования, которые и в условиях сложных процессов способны давать корректные и однозначно интерпретируемые результаты. Над этой научной проблемой сегодня и работают ученые ИГУ в рамках проекта, поддержанного РФФИ.

— В ходе первых двух этапов нами получены важнейшие результаты, позволившие достоверно установить некоторые особенности функционирования каталитических систем этой реакции. Высокая значимость получаемых данных не только с точки зрения фундаментальной науки, но и

практической реализации исследуемого процесса в синтезе подтверждается публикациямив высокорейтинговых журналах, подготовленными по результатам выполнения проекта, — сказала Анна Курохтина.

Так, в мае 2019 года опубликована статья в журнале Американского химического общества Organic Process Research and Development, специализирующемся на представлении материалов о процессах уже используемых или имеющими высокий потенциал для применения в промышленности. В ней ученые ИГУ приводят доказательства протекания исследуемой в рамках проекта реакции прямого арилирования на поверхности твердого палладиевого катализатора, формирующегося непосредственно в ходе реакции и сосуществующего с растворенными соединениями палладия, которые в данном случае лишь расходуют ценный палладий на свое образование и неспособны ускорять реакцию.

— Полученные нами результаты являются принципиально важными, поскольку опровергают распространенную точку зрения о невозможности протекания реакции на поверхности твердого катализатора и указывают на потенциальную возможность создания так называемых гетерогенных каталитических систем, способных эффективно ускорять реакции прямого арилирования, в том числе и в промышленных условиях, — подчеркнула Анна Курохтина.

Завершение проекта, а также представление его результатов мировому научному сообществу планируется в конце 2019 года.