Витамин приручает литийорганику

DES, «deep eutectic solvent» — «глубоко эвтектический растворитель» облегчает работу   с литийорганикой

Химики из Испании и Великобритании смогли провести реакцию с участием литийорганических соединений на воздухе, без создания инертной атмосферы («Angewandte Chemie, Int. Ed.», 2016, 55, 52, 16145—16148, doi: 10.1002/anie.201609929). Обычно в таких условиях реакции не идут, а бывает, что реакционная смесь загорается малиново­-красным пламенем.
Приручить литийорганические соединения, по крайней мере в реакциях с небольшими объемами реагентов, удалось исследовательской группе под руководством Евы Хевиа из Университета Стратклайда (Шотландия) и Хоакина Гарсия Альвареса из университета Овьедо (Испания). Свое изобретение они назвали «глубоко эвтектический растворитель» (deep eutectic solvent — DES). Новый подход сделает безопаснее работу с литийорганическими соединениями в лаборатории. Кроме того, в ряде случаев DES позволяет проводить реакции более селективно, чем это возможно в обычном протоколе при инертной атмосфере. 

Незаменимые в органическом синтезе литийорганические соединения отличаются значительной пирофорностью, то есть могут сами загораться на воздухе, что небезопасно. Собственно, благодаря этому же свойству — высокой реакционной способности — химики охотно применяют их в синтезе. Однако из­-за своей активности литийорганика легко вступает в побочные реакции, особенно когда в реакционной смеси появляются следы воды. Именно поэтому химики стараются работать с такими соединениями очень осторожно: используют специальные камеры для создания инертной атмосферы, а также охлаждают реакционную смесь, содержащую органические производные лития, до –78^оC.

Волшебный растворитель, с помощью которого Хевиа и Альварес смогли решить проблему с литийорганическими соединениями, получается просто: нужно всего лишь смешать глицерин и холинхлорид. Новый растворитель использовали, чтобы получить амины из иминов и литийорганических соединений, причем реакция протекала в контактирующей с атмосферой колбе и при комнатной температуре. Конечное соединение образовалось молниеносно — за три секунды, но совершенно безопасно для химиков.

Как полагают исследователи, эффект растворителя вызван тем, что в его структуре есть сложная сеть водородных связей, а она приводит к активации и ускорению реакции литийорганического реагента с электрофильным субстратом (впрочем, это предположение еще надо доказать или опровергнуть). Система водородных связей также отвечает за подавление побочных реакций — все частицы, которые могут гидролизовать литийорганический реагент, попадаются в эту сетку водородных связей и не могут атаковать связь Li–C. Было доказано, что литийорганический реагент в этом растворителе даже через пять минут (обычно литийорганика в контакте с атмосферой при комнатной температуре за это время успевает загореться или самоуничтожиться каким-­либо другим способом) сохраняет активность и дает целевой продукт с выходом, близким к 100%.

В отличие от обычных растворителей для работы с литийорганикой (линейные и циклические эфиры), глубоко эвтектический растворитель низколетуч, а значит, сам по себе практически не огнеопасен. Еще одна причина повышенной безопасности нового растворителя — его высокая теплоемкость, которая позволяет проводить идущие с выделением тепла реакции без охлаждения реакционной смеси.

Исследователи считают, что вполне возможно применение нового растворителя и в промышленных масштабах — он будет обходиться дешевле, чем энергия, которая требуется для охлаждения реакционных смесей до –78^оC. Один из компонентов растворителя, холинхлорид, относят к витаминам группы В (витамин В4), его применяют как важную кормовую добавку для животных и производят в промышленных масштабах, а цена глицерина также невысока.