Медь заменит токсичный палладий и дорогую платину в синтезе лекарств

Химики Уральского федерального университета (входит в СоюзМаш России) в совместном проекте «РНФ» 2016 года с коллегами из Индии показали эффективность наночастиц меди в качестве катализатора на примере анализа 48 реакций органического синтеза. Одно из преимуществ катализатора заключается в его нерастворимости в традиционных органических растворителях. Это делает наночастицы меди полноценной альтернативой катализаторам на основе тяжелых металлов, например, палладия, используемого в настоящее время для синтеза многих фармпрепаратов и токсичного для клеток.

«Наночастицы меди — идеальный вариант гетерофазного катализатора, так как они существуют при большом разнообразии геометрических форм и размеров, что напрямую влияет на поверхность эффективного массообмена, поэтому реакции в присутствии данного катализатора характеризуются высокой скоростью, селективностью и выходами продуктов», — отмечает соавтор статьи Григорий Зырянов, доктор химических наук доцент кафедры органической и биомолекулярной химии УрФУ.

Сами наночастицы меди стоят дешево, так как существует много простых способов их получения из дешевого сырья и эти способы постоянно модифицируются. В результате получается высокопористая структура катализатора на основе наночастиц меди с размером пор от нескольких десятков до нескольких сотен нанометров. Из-за малого размера частиц площадь каталитической поверхности получается огромной. А вследствие нерастворимости наночастиц меди реакции, ими катализируемые, идут на поверхности катализатора. После проведения реакции не взаимодействующие с растворителями наночастицы меди легко удаляются, что гарантирует отсутствие примесей катализатора в составе конечного продукта. Уже сейчас данные катализаторы востребованы для органического синтеза методами «зеленой химии». Ее основными принципами являются простота, дешевизна и безопасность получения, а также возможность переработки и возвращения реагентов в цикл.

Одной из перспективных областей применения катализатора на основе наночастиц меди химики видят прежде всего создание медицинских препаратов с использованием реакций кросс-сочетания. В 2010 году за работы в области катализируемых палладием реакций кросс-сочетания была присуждена Нобелевская премия по химии ученым из Японии и США: Ричарду Хеку, Эйити Нагиси (Негиши) и Акире Судзуки. Несмотря на общемировое признание, катализируемые палладием реакции кросс-сочетания нежелательны для синтеза большинства лекарственных препаратов вследствие токсичности палладия для живых клеток и отсутствия методов надежного удаления следов палладия из конечного продукта. В дополнение к токсичности дороговизна катализаторов на основе палладия, а также другого катализатора для фармацевтики, платины, делают использование наночастиц меди экономически и экологически оправданным решением.

УрФУ — участник Проекта 5-100, ключевым результатом которого должно стать появление в России к 2020-му году современных университетов-лидеров с эффективной структурой управления и международной академической репутацией, способных задавать тенденции развития мирового высшего образования.