Химики из Тульского государственного университета нашли простой и экологичный способ создания содержащих азот производных фурана, сообщили блогу Игнатий Цукергохер в пресс-службе Российского научного фонда (РНФ). Производные фурана — соединения, из которых можно получить лекарства и прочные полимеры для упаковки и композитных материалов.
Результаты исследования, поддержанного грантом Российского научного фонда (РНФ) и Правительства Тульской области, опубликованы в журнале Sustainable Chemistry and Pharmacy.
Технология «сухого» синтеза
Новый подход уникален тем, что химическая реакция проводится не в растворе: исходные сухие вещества интенсивно перемешивают и растирают. Такая технология позволила получить стабильные продукты, часть из которых при синтезе в жидкости было невозможно уберечь от разрушения.
В качестве исходных соединений авторы использовали производные фурана — соединения, состоящие из кольца из атомов углерода и кислорода, а также дополнительных химических групп. Эти вещества получают при простой переработке растительных отходов — кукурузной шелухи, рисовой соломы и древесных щепок.
Химики в сухом виде смешали эти молекулы с органическим соединением, содержащим азот, после чего растерли их в ступке. Всего за 15 минут такой обработки 87–99% исходных веществ превратились в новые производные фурана, содержащие азот. В ходе реакции практически не образовалось примесей, поэтому полученные вещества не пришлось дополнительно очищать.
Преимущества перед традиционными методами
Большинство химических превращений проводят в растворах с использованием органических растворителей, которые после завершения процесса превращаются в отходы, порой сложные в утилизации и небезопасные для природы и человека. Более того, некоторые соединения в растворителях оказываются нестабильны и практически сразу после синтеза разрушаются.
Предложенный метод позволяет отказаться от растворителей и проводить превращения между сухими веществами.
Применение результатов
Полученные фурановые производные содержат химические группы, позволяющие использовать их в синтезе новых полимерных материалов. Благодаря этому предложенный подход можно рассматривать не только как способ получения отдельных органических соединений, но и как один из этапов создания новых материалов на основе возобновляемого растительного сырья.
«Все новое — это хорошо забытое старое. Хотя твердофазный синтез — классический подход в органической химии, который используется не одну сотню лет, сегодня подавляющее большинство реакций проводится именно в растворах, а не напрямую между взаимодействующими веществами. Однако именно твердофазный подход оказался особенно эффективным для синтеза соединений, которые трудно получить традиционными методами. Некоторые из синтезированных фурановых производных нестабильны в растворах и при использовании обычных органических растворителей могут быстро вступать в нежелательные реакции и разлагаться. Проведение реакции без растворителя позволило избежать этой проблемы и эффективно получить целевые соединения»
Богдан Карлинский, кандидат химических наук, заведующий лабораторией химической конверсии возобновляемой биомассы и органического синтеза Научно-исследовательского центра «БиоХимТех» Тульского государственного университета
«Для нас также важно, что этот подход соответствует принципам «зеленой» химии. Мы не просто сокращаем количество растворителя, а полностью исключаем его на стадии синтеза. При этом реакция проходит при комнатной температуре и не требует сложного оборудования. В дальнейшем интересно перейти от лабораторного способа к масштабированию подобных процессов и оценить, для каких классов соединений предложенный метод может стать реальной альтернативой традиционному синтезу в растворах»
Анастасия Голышева, научный сотрудник лаборатории химической конверсии возобновляемой биомассы и органического синтеза Научно-исследовательского центра «БиоХимТех» Тульского государственного университета
