Научная новинка недели
Органический синтез без растворителейЗдесь полный вариант, а далее короткий.
Ссылка на источник
Научная новинка недели: Химия без растворителей - как синтезировать молекулы, не открывая колбу
Представьте: чтобы получить новое лекарственное соединение, вам не нужны литры токсичных растворителей, многоступенчатая очистка, хроматография и недели ожидания. Представьте, что вы берёте два твёрдых порошка, растираете их в ступке - и через несколько минут получаете чистый продукт с выходом выше 90%. Звучит как ретро-фантазия химика XIX века? На самом деле - это одно из самых быстрорастущих направлений современной органической химии: механохимия.
Долгое время считалось, что большинство органических реакций требуют растворителя - чтобы молекулы «плавали», сталкивались, обменивались группами. Но последние 15 лет показали: в твёрдой фазе реакции часто идут быстрее, чище и селективнее, особенно если приложить механическую энергию - например, через шаровую мельницу или даже ступку.
В 2024 году группа исследователей из Университета Кембриджа и Max Planck Institute продемонстрировала механохимический синтез сложных гетероциклов, используемых в онкологических препаратах, без единой капли растворителя. Реакция Suzuki–Miyaura - классический кросс-купллинг, обычно требующий инертной атмосферы, безводных условий и токсичных органических растворителей (THF, DMF) - прошла в шаровой мельнице при комнатной температуре, с использованием обычного карбоната калия и минимального количества палладиевого катализатора.
Как это работает на молекулярном уровне?
При механическом воздействии кристаллические решётки реагентов локально разрушаются, образуя дефекты и аморфные зоны с высокой реакционной способностью. В этих «горячих точках» происходит активация связей, перенос протонов, координация металлов - всё то, что в растворе обеспечивает полярная среда, здесь обеспечивает граница раздела твёрдых фаз и локальное давление. Некоторые реакции даже не требуют катализатора - энергия удара сама инициирует радикальные процессы.
Преимущества очевидны:
- Экологичность: почти нулевой экологический след (E-factor близок к нулю);
- Скорость: реакции завершаются за минуты, а не часы;
- Безопасность: нет летучих, токсичных или огнеопасных сред;
- Масштабируемость: шаровые мельницы уже используются в фарминдустрии для грануляции и смешивания.
Конечно, не все реакции поддаются механохимии - особенно те, где критичен контроль над конформацией или требуется длительная инкубация. Но для быстрого скрининга библиотек соединений, синтеза металлоорганических каркасов (MOF) или активации инертных C–H связей - это уже не нишевый метод, а полноценная парадигма.
Ирония в том, что эта «новая» химия - на самом деле возврат к истокам. Ещё алхимики растирали ртуть с серой в ступке. Только теперь мы понимаем, что именно происходит на границе кристаллов - и как это использовать не для философского камня, а для реальных лекарств.
Представьте: соединяете два сухих порошка, растираете — и получаете чистый продукт. Без растворителей, хроматографии и часов ожидания. Это механохимия — направление, ставшее за годы серьёзным инструментом синтетической химии.
В 2024 году учёные из Кембриджа и Max Planck Institute провели реакцию Suzuki–Miyaura — один из ключевых кросс-купллингов в фармацевтике — в шаровой мельнице, без растворителя, при комнатной температуре. Выход превысил 90%, побочных продуктов почти не было.
В чём химия? При механическом воздействии кристаллы разрушаются, создавая зоны с высокой реакционной способностью. Там, где в растворе работает полярная среда, здесь работают дефекты решётки, давление и активированные поверхности. Иногда катализатор не нужен — энергия удара запускает реакцию.
Преимущества: скорость (минуты вместо часов), экологичность и безопасность. Особенно перспективно для скрининга соединений и синтеза MOF.
Странно, но эта «новая» химия — возврат к алхимическим истокам. Только теперь мы знаем, что происходит в ступке.
4.78K views07:32
N
E
297
K
L
G
