(Chemistry World 27.07.2010)
Впервые удалось осуществить каталитическую реакцию с участием кислот Бренстеда.
Вода является идеальной средой для протекания химических реакций: доступна, дешева, нетоксична, легко очищается от продуктов реакции и может быть использована повторно. Кроме того, высокая теплоемкость воды, делает ее идеальной средой проведения экзотермических реакций в промышленных масштабах. До сих пор, были известны только каталитические реакции в водных растворах с металлическими катализаторами, органо-каталитические реакции с участием ковалентной связи. Но не было зафиксировано каталитических реакций органических веществ без образования ковалентных связей в механизме каталитического процесса, между катализатором и реагентом.
Magnus Rueping и Thomas Theissmann из Университета Аахена (Германия) осуществили энантиоселективное гидрирование хинолинов в водном растворе с использованием в качестве катализатора фосфорной кислоты. Фосфорная кислота образует водородную связь с хинолином, и направляет вещество донор протонов в конкретную часть молекулы, в результате, происходит реакция гидрирования.
Схематическое изображение реакции с участием кислот Бренстеда
«Так как вода, также образует водородные связи, поверхность субстрата необходимо оградить от контакта с молекулами воды» - объясняет Rueping. Для увеличения селективности катализатора и уменьшения вероятности его взаимодействия с молекулами воды, к молекуле фосфорной кислоты были привиты длинные органические боковые цепи, цель которых, создать своеобразный гидрофобный карман. Rueping говорит: «Подобные каталитические реакции в водном растворе считались неосуществимыми, именно из-за образования побочных водородных связей. Но нам удалось решить эту проблему за счет гидрофобного взаимодействия, в результате мы получили реакцию в водном растворе с хорошим выходом продукта и отличной энантиоселективностью».
Питер Далко, из Университета Париж Декарт (Франция), комментирует: «Открытие эффективных условий реакции, это еще не все плюсы в проведенной германскими коллегами работы, т.к. селективность определяется гидрофобными свойствами - отталкиванием. Известно, что гидрофобные взаимодействия наблюдаются в энзимологии, и изучение механизма каталитической реакции поможет глубже понять и объяснить стереоселективность многих ферментативных реакций. В настоящее время, объяснение механизмов ферментативных превращений в живых организмах, является одной из важнейших задач стоящих перед химиками».
Исследователи уверены, что открытую ими каталитическую реакцию можно осуществить в промышленных масштабах.
Jacob Bush