Молекулярные строительные блоки, известные как замещенные амины, содержат атом азота, связанный как минимум с двумя атомами углерода. Их часто получают путем реакции азотсодержащих аминов с молекулами на основе углерода, несущими атом галогена, например, хлора, но этот процесс имеет тенденцию производить значительные количества токсичных отходов.В более чистых процессах синтеза используется катализатор для соединения углеродной цепи молекулы спирта с амином.
Но эти катализаторы, которые содержат такие металлы, как рутений и иридий, обычно растворяются в растворе с реагентами. Это затрудняет их отделение от продуктов после завершения реакции, что приводит к потере драгоценного катализатора и увеличению затрат на обработку.
Баламуруган Рамалингам и его коллеги из Института химических и технических наук A * STAR разработали рутениевый катализатор, который не растворяется в растворе, что потенциально делает эту реакцию более экологичной и эффективной.Команда использовала линкерные молекулы, содержащие атомы фосфора, для присоединения соединения рутения [Ru (p-цимэн) 2Cl2] 2 к крошечным шарикам полистирола или гранулам диоксида кремния. Эти частицы легко фильтруются из реакционной смеси.
Исследователи оптимизировали активность катализатора, протестировав различные типы линкеров и варьируя количество соединения рутения на каждой частице. Затем они использовали лучший катализатор для соединения широкого диапазона аминов и спиртов, получая различные замещенные амины с хорошими выходами. Катализатор можно рециркулировать в течение пяти реакций без большой потери активности, и очень небольшое количество рутения выщелачивается из твердых частиц в раствор.
Затем команда Рамалингама использовала катализатор для производства молекулы лекарства под названием пирибедил (используется для лечения болезни Паркинсона) с почти 100-процентным выходом.Гранулы катализатора также могут быть упакованы в полые колонки (см. Изображение), чтобы реагенты текли по ним и доставляли поток продуктов.
Такие системы с непрерывным потоком все чаще используются для производства фармацевтических препаратов или других ценных химикатов в качестве более эффективной и устойчивой альтернативы традиционным процессам «от партии к партии».Ученые медленно прокачивали амин и спирт через загруженную колонку при температуре 120 ° C. Это обеспечило непрерывный поток продукта с выходом 60-70% в течение 21 часа, практически без потерь рутения. «В принципе, реакция может быть увеличена до производственных масштабов, а полная конверсия может быть достигнута путем рециркуляции реагентов», — говорит Рамалингам.
Команда теперь использует катализатор для производства полимеров на основе амина.