Los químicos de RUDN encontraron un catalizador eficiente para la síntesis de materias primas de la industria química

Las cianhidrinas son sustancias orgánicas con un grupo nitrilo e hidroxilo, que se utilizan en química industrial como materia prima para polímeros, ácidos, alcoholes y otros compuestos. Una forma de producir cianhidrinas es mediante la Unión del ácido cianhídrico a los aldehídos. Sin catalizadores, esta reacción es posible, pero produce un pequeño rendimiento del producto, alrededor del 20%. La creación de catalizadores existentes requiere reactivos costosos y peligrosos, y la reacción en sí misma lleva tiempo. Los químicos de RUDN, junto con sus colegas, han demostrado que algunos complejos metálicos, cuya síntesis se lleva a cabo en condiciones suaves, pueden ser catalizadores efectivos de este proceso.

«A pesar de la gran variedad de sistemas catalíticos para la producción de cianhidrinas, la mayoría de ellos tienen desventajas significativas: el uso de componentes y disolventes dañinos y costosos, tiempos de reacción prolongados, bajos rendimientos, etc. por Lo tanto, el desarrollo de un sistema catalítico práctico para producir cianhidrinas de aldehídos de manera eficiente en condiciones suaves sigue siendo un desafío. Decidimos probar varios complejos metálicos relativamente fáciles de preparar y de bajo costo como posibles catalizadores de reacción», dijo Evgeny Nikitina, PhD, profesora asistente de química orgánica de RUDN.

Para el experimento, los químicos eligieron cuatro complejos a base de cadmio, mercurio, zinc y lantano. Los ligandos, los ligamentos que conectan el centro metálico y las ramas laterales, tenían el mismo compuesto orgánico en los cuatro casos. Se agregaron solventes, aldehído y trimetilsilil cianuro al tubo de catalizador, luego se agitó la solución. El progreso de la reacción se siguió mediante cromatografía de capa fina. Después de someterse a la reacción, los químicos de RUDN examinaron el producto resultante mediante espectroscopia de RMN.

El catalizador más efectivo fue el complejo con lantano. En su presencia, la reacción duró solo seis horas a temperatura ambiente. La salida del producto final fue cercana a la ideal: 96,3%. Los químicos también estudiaron qué componentes del catalizador en el lantano son responsables de su eficacia y concluyeron que las interacciones no covalentes y los enlaces donante-aceptadores son cruciales. Los primeros, los más débiles, determinan la forma y la estabilidad de la molécula, los segundos, los más fuertes, mantienen su estructura en sí.

«En comparación con otros catalizadores de coordinación para una conversión de aldehído similar, el catalizador basado en lantano tiene un mejor rendimiento. Rendimiento del producto hasta 96,3% en seis horas a temperatura ambiente. Además, los sistemas catalíticos basados en estructuras metálicas previamente estudiados requieren aditivos, tiempos de reacción más largos, mayores cantidades de catalizador y temperaturas más extremas, mientras que el rendimiento de las cianhidrinas tiende a ser más bajo».

Los resultados se publican en la revista Polyhedron.