Институт химии СПбГУ, Университетский проспект 26, кафедра физической химии, помещение 2152
На сегодняшний день органический синтез является одним из основополагающих направлений от которого зависит огромное число проводимых прикладных и научных исследований. Современные тенденции показывают, что усилия ведущих научных групп брошены на создание новых методов синтеза органических соединений, что обусловлено, прежде всего, спросом со стороны таких областей науки как фармакология и наука о материалах. Однако в подавляющем большинстве случаев реализация той или иной технологи оказывается экономически нецелесообразной ввиду высокой стоимости органических соединений. Всё дело в том, что большинство способов синтеза органических «строительных блоков» крайне плохо автоматизируются ввиду отсутствия универсальных методов синтеза и очистки. По этой причине синтез и очистка сложных органических молекул в настоящее время производятся преимущественно вручную, что является лимитирующим фактором на пути внедрения новых материалов и лекарственных средств. В рамках данного проекта предлагается получение функциональных материалов для последующего применения в автоматизированных системах органического синтеза, которые позволят существенно оптимизировать некоторые наиболее часто встречающиеся процессы в органическом синтезе. Так, предлагается создание полимерного материала с управляемой константой кислотности (pKa) входящих в него основных центров для применения в гетерогенном основном катализе. Автоматизированный реактор, снабженный модулем на основе такого материала, будет способен подстраивать значение pKa в широком диапазоне величин, что позволит с высокой точностью регулировать силу основания под конкретный процесс. Это позволит создать гибкую, универсальную, не имеющих аналогов систему для основного катализа, которая существенно упростит процесс подбора оснований при автоматическом скрининге и оптимизации органических реакций. Также в рамках данного проекта планируется получить другой полимерный материал, который позволит проводить реакцию ацилирования в автоматическом режиме благодаря следующим конкурентным преимуществами: сравнимая с аналогами активность, отсутствие необходимости очистки реакционной массы, возможность регенерации действием дешевых ацилирующих средств (ацилхлоридов). Общим преимуществом отмеченных полимеров будет их «экологичность» ввиду отсутствия выделения побочных продуктов при их функционировании, а также способность к многократной регенерации. Отмеченные преимущества делают предлагаемые функциональные материалы экономически привлекательными при создании гибких систем автоматического синтеза, способных подстраиваться под решение требуемых задач.
В рамках данного проекта, ориентированного на создание материалов для автоматизированного органического синтеза, работа велась сразу по двум направлениям. Первое направление работ было нацелено на получение полимеров с управляемой константой кислотности. В первую очередь были проведены подготовительные этапы, связанные с синтезом необходимых прекурсоров и подготовкой оборудования для проведения электрохимичекой полимеризации. Впоследствии это позволило разработать методику электоосаждения целевого полимера и изучить его свойства. С помощью титриметрического анализа удалось зафиксировать наличие двух типов звеньев в цепи полимера, измерить константы кислотности для этих звеньев, а также определить устойчивость полимера в кислотной и основной среде. На текущий момент ведутся работы по изучению зависимости величины константы кислотности от степени допирования полученного полимера. Второе направление работ было нацелено на разработку материалов способных выступать в качестве ацилирующих агентов. На данный момент, с помощью квантово-химических методов расчета удалось определить круг наиболее активных соединений, которые могли бы выступать в качестве звеньев целевого полимера, а также подробно изучить механизм и возможные пути реакции. Для проверки полученных расчетных данных был синтезирован ряд модельных соединений, для которых впоследствии были проведены кинетические измерения. В результате этих измерений удалось зафиксировать два направления реакции, определить константы скорости для полученных модельных веществ, а также установить порядок реакции. В итоге удалось получить хорошую корреляцию расчетных и экспериментальных данных, которая позволит с помощью простых квантово-химических методов проводить обширный поиск наиболее активных ацилирующих агентов.
Микшиев Владимир Юрьевич - планирование и проведение экспериментальной и теоретической работы по проекту.
Золенко Михаил Андреевич - проведение работ по синтезу органических прекурсоров
Short title | - |
---|
Acronym | RSF_MOL_2020 - 1 |
---|
Status | Finished |
---|
Effective start/end date | 27/07/20 → 30/06/21 |
---|