Иркутские химики определили наиболее эффективный путь новой реакции получения пирролов

Ученые Иркутского государственного университета (ИГУ) и ФИЦ «Иркутский институт химии им. А.Е. Фаворского СО РАН» исследовали механизм образования пирролов — веществ, которые играют значительную роль в живой природе и широко используются в фармацевтике, промышленности и сельском хозяйстве, а их синтез остается одной из ключевых задач органической химии.

С помощью высокопроизводительных компьютеров исследователи провели квантовохимическое моделирование множества возможных путей реакции и нашли наиболее предпочтительный маршрут. Полученные результаты объяснили экспериментальное выделение промежуточных продуктов, рост выхода пиррола при повышении температуры, а также то, как выбор маршрута зависит от природы исходного имина.

Подобные исследования позволяют не только объяснить экспериментальные данные, но и исследовать короткоживущие интермедиаты и переходные состояния, недоступные для прямого наблюдения. Это дает возможность строить обоснованные предположения о том, какие продукты стоит ожидать в новых, еще не изученных реакциях.

«Расчет геометрических и энергетических характеристик молекул требует значительных вычислительных мощностей, однако главная задача — из полученных цифр извлечь химическую суть процесса. Химикам-экспериментаторам важны не сами расчетные значения, а объяснение того, почему реакция идет так, а не иначе, и прогнозирование возможных взаимодействий между молекулами», — рассказал один из авторов исследования, ведущий научный сотрудник лаборатории квантовохимического моделирования молекулярных систем ИГУ, кандидат химических наук Владимир Орёл.

С химией ацетилена связаны исследования, проводимые в лаборатории с самого ее основания в 1972 году, и данная работа — лишь часть изучения реакций ацетиленов в суперосновных средах. В таких средах вместо дорогостоящих катализаторов используют доступные системы, например, гидроксид и трет-бутоксид калия в диметилсульфоксиде. Применяя этот подход к химии ацетилена удается осуществлять каскадные превращения в одну синтетическую стадию в относительно мягких условиях, открывая новые пути к созданию практически важных гетероциклов.