Найден дешевый и экологичный способ для производства основы лекарств, красителей и пестицидов

Российские ученые предложили новый метод синтеза аминов (производных аммиака), в ходе которого не выделяются вредные вещества и не требуются дорогие катализаторы. Используемый восстановитель — реагент, отдающий свои электроны во время реакции, — изготавливается из дешевых отходов химического производства; подход авторов также позволяет получить в качестве побочного продукта фосфаты, полезные как удобрения для сельского хозяйства. Так как амины входят в состав многих лекарств, красителей и пестицидов, это открытие поможет уменьшить их стоимость. Результаты исследования, поддержанного грантом Российского научного фонда (РНФ), опубликованы в журнале Organic Letters.

Синтез аминов (производных аммиака) — одна из базовых реакций в современной химии. Эти соединения находят применение во всех крупных отраслях химической промышленности: в производстве удобрений, лекарств, лакокрасочных материалов. Для того, чтобы получить амин, нужно провести реакцию гидрирования, то есть присоединения атомов водорода к исходному веществу. Сделать это можно самыми разными способами, однако ни один из них не идеален.

Самыми распространенными восстановителями (теми, кто отдает электроны) для получения аминов пока являются борогидриды — производные NaBH₄, — но у них есть явные минусы: они дорогие и дают много отходов, вредных для окружающей среды, а потому остро встает вопрос их правильной утилизации. Также при использовании борогидридов могут образовываться токсичные летучие побочные продукты, такие как диборан B₂H₆, что делает процесс более опасным для сотрудников. Чистый водород может быть универсальным восстановителем, но реакция проходит с использованием труднодоступных и дорогих катализаторов. Именно поэтому новый способ, предложенный российскими учеными, имеет существенные преимущества.

Команда ученых из Института элементоорганических соединений имени А. Н. Несмеянова РАН (Москва) провела серию экспериментов и показала, что NaH₂PO₂·H₂O (гипофосфит натрия) является эффективным восстановителем в реакции синтеза широкого круга аминов различной природы. Он нетоксичен, дешев и доступен в больших количествах, а еще с ним не нужны катализаторы. Интересно, что гипофосфиты изготавливаются из желтого фосфорного шлама, который, в свою очередь, получается как побочный продукт при синтезе фосфорной кислоты, и именно поэтому у гипофосфитов низкая стоимость. Таким образом, способ авторов способствует эффективной переработке отходов химического производства.

Практическая польза нового метода была продемонстрирована на примере синтеза успокоительного препарата с использованием NaH₂PO₂·H₂O. Его себестоимость оказалась существенно ниже по сравнению с другими синтетическими путями.

«Предложенный нами подход к синтезу аминов очень дешевый и экологичный, и при этом эффективный. Гипофосфит натрия в результате превращается в фосфаты, которые используются в качестве удобрений. Реакцию можно проводить чуть ли не в бетономешалке, и стоит процесс копейки. А вместе с тем амины входят в состав большого количества лекарственных препаратов, и с использованием нашего подхода можно будет снизить себестоимость их производства», — подводит итог один из авторов статьи и участник проекта, поддержанного грантом РНФ, Олег Афанасьев, научный сотрудник ИНЭОС РАН.