Ученые СПбГУ разработали экологичный и безопасный метод синтеза виниловых соединений

Виниловые соединения — это органические соединения, содержащие винильную группу (‑CH=CH₂), которая представляет собой этиленовую группу с одной двойной связью между атомами углерода. К «классическим» способам их получения относятся реакции спиртов (например, этилового), серосодержащих тиолов (аналогов спиртов с серой вместо кислорода) и азотистых аминов с ацетиленом. Также сюда входят методы, где часть молекулы «отрывается» (реакции отщепления) или где одна группа атомов заменяется на другую (так называемый виниловый обмен), или кросс‑сочетание, где две разные молекулы соединяются вместе. 

Результаты исследования, поддержанного грантом РНФ, опубликованы в научном журнале Organics.

Отдельное направление — реакции с использованием ацетилена, которое в последние 20 лет получило новое развитие благодаря использованию карбида кальция вместо газообразного ацетилена. Это значительно упрощает работу, поскольку ацетилен — это взрывоопасный газ, который хранится в баллонах под давлением и требует специального оборудования, в то время как карбид кальция представляет собой твердое вещество, которое легко взвесить и использовать без сложного газового оборудования.

Все ранее существующие способы винилирования предполагали использование значительных избытков ацетилена или его твердого аналога в реакции. Такой подход отличается своей высокой стоимостью и опасностью (за счет высокого давления в реакционном сосуде). 

Химики Санкт‑Петербургского университета предложили новую методологию синтеза виниловых производных на основе взаимодействия карбида кальция и бензиловых спиртов, а также тиолов и некоторых азотистых соединений. При этом метод ученых СПбГУ предполагает использование малого количества вещества, что значительно снижает его стоимость и экологическое воздействие, поскольку при использовании больших избытков карбида кальция также возникает необходимость утилизации «остатков» реакции — гидроксида кальция, который следует переработать или утилизировать особым образом.

Исследование выполнено в рамках регионального гранта РНФ «Модификация ОН‑функционализированных лекарственных препаратов и природных соединений генерируемым in situ ацетиленом с целью разработки полимерного носителя для биологически активных объектов». В данной работе для доказательства строения полученных соединений был использован функционал ресурсных центров «Магнитно‑резонансные методы исследования» и «Методы анализа состава вещества» Научного парка СПбГУ. 

Санкт‑Петербургский университет уже несколько лет подряд является одним из лидеров по количеству грантов Российского научного фонда. В 2022 году ученые СПбГУ получили 112 грантов — это 5,5 % от общего числа победивших проектов и наибольшее число грантов для одной организации. При этом 25 % поддержанных проектов выполняются под руководством молодых исследователей. В 2023 году Университет сохранил лидерство в данном конкурсе РНФ: ученые СПбГУ получили 70 грантов, это 5 % от общего числа победивших проектов. От Санкт‑Петербургского университета на конкурс 2023 года было подано 214 заявок, и практически каждая третья из них получила поддержку.

«Мы применяем всего 1,05 эквивалента карбида кальция в реакциях, что на 5 % превышает стехиометрическое количество, при этом достигается практически полное превращение исходных веществ в целевые продукты, что делает процесс высокоэффективным. Снижение количества карбида позволило решить две ключевые проблемы: во‑первых, уменьшить риски, связанные с повышенным давлением, увеличив безопасность процесса, а во‑вторых, сократить объем образующихся отходов», — рассказала старший научный сотрудник кафедры органической химии СПбГУ Мария Ледовская. 

По мнению исследователей Санкт‑Петербургского университета, дальнейшая работа позволит в перспективе перейти к реакциям с большим количеством веществ. В ходе исследований ученым удалось показать, что разработанный подход подходит для синтеза виниловых соединений с изотопной меткой ¹³С (это особый вид атомов углерода, который используется для изучения химических процессов). Данная методика позволяет эффективно получать соединения с двумя атомами ¹³С, что особенно важно для исследований механизмов химических реакций.

Санкт‑Петербургский государственный университет — старейший университет России — был основан 28 января (8 февраля) 1724 года, когда Петр I издал указ об учреждении Университета и Российской академии наук. Сегодня СПбГУ — один из крупнейших научно‑образовательных центров. Здесь учатся более 20 тысяч студентов, созданы более 15 крупных лабораторий и 23 ресурсных центра, входящих в ведущий Научный парк страны. Выпускники Университета неоднократно становились лауреатами Нобелевской и Филдсовской премий.

С недавних пор Северная столица официально отмечает новый праздник — День Санкт‑Петербургского государственного университета, внесенный в закон Санкт‑Петербурга «О праздниках и памятных датах в Санкт‑Петербурге».

В феврале 2025 года состоялась торжественная церемония, в ходе которой космонавты «Роскосмоса» передали Университету флаг «300 лет СПбГУ», проделавший путь до Международной космической станции и обратно.