Российские химики нашли способ увеличения эффективности реакций получения сульфоксидов
Ученые Института физической химии и электрохимии им. А.Н. Фрумкина Российской академии наук (ИФХЭ РАН), благодаря точному подбору условий синтеза, смогли на два порядка увеличить эффективность обычного порфиринового катализатора в реакциях фотоокисления для получения сульфоксидов.
Сульфоксиды — серосодержащие соединения, представляющие большую ценность как промежуточные продукты в органическом синтезе. Прежде всего, они активно используются в фармакологии на начальной стадии производства лекарств. Порфириновые соединения при этом выполняют роль фотосенсибилизаторов. При облучении светом порфирин генерирует синглетный кислород, который окисляет сульфиды до сульфоксидов.
Известно очень много порфириновых соединений, однако не каждое может быть использовано в качестве катализатора-фотоокислителя. Для этого требуется фотостабильное, хорошо растворимое и фотоактивное вещество. В данной работе ученые сначала провели квантово-химические расчеты, а затем — эксперименты с теми параметрами реакции, для которых расчеты предсказали наилучший результат.
«Для того чтобы повысить эффективность реакции, необходимо глубоко понимать ее механизм. В этой работе впервые проводятся как теоретические квантово-химические расчеты, так и экспериментальный анализ кинетики. Эти два подхода дополняют друг друга, что позволяет глубоко разобраться в нюансах окислительных процессов и усовершенствовать протокол синтеза», — рассказал один из авторов работы, сотрудник лаборатории новых физико-химических проблем ИФХЭ РАН Степан Коробков.
Расчеты и эксперименты показали, что на эффективность реакции сильнейшим образом влияет ион металла, с которым связано порфириновое кольцо. Для финальных экспериментов был выбран индиевый порфирин. Ученые изучали, как количество катализатора и состав растворителя влияют на выход конечного продукта.
Эксперименты проводили при добавлении различных спиртов, а также в присутствии уксусной кислоты как донора водородных связей. На основании полученных данных был создан протокол реакции, следуя которому удалось эффективно окислить самые разные серосодержащие субстраты, что подтвердило правильность выбранного метода. После масштабирования процесса ученые получили несколько грамм сульфоксидов.
«Используя обычный порфириновый катализатор нам удалось увеличить эффективность реакции почти в 100 раз. В будущем мы планируем провести эксперименты со сложными, дорогими, но и более активными катализаторами», — отметил Степан Коробков.
Работа выполнена при финансовой поддержке Российского научного фонда.