12.08.2015

Новая жизнь старых молекул: карбид кальция

Ученые Санкт-Петербургского Государственного Университета и Института Органической Химии им. Н. Д. Зелинского РАН инициировали научный проект по исследованию химических приложений карбида кальция. В работе выдвигается идея развития многообразной ацетиленовой химии на основе карбидных технологий. На конкретном примере показано, что из дешевого и легкодоступного сырья можно синтезировать ценные продукты, которые востребованы в материаловедении и органическом синтезе (DOI: 10.1039/C5GC01552A).

В последние десятилетия исследователи преимущественно сфокусировали свое внимание на больших молекулах и молекулярных системах — ученые всего мира изучают протеомику, геномику, получают сложные белки, нуклеиновые кислоты, расшифровывают геномы целых организмов и проектируют новые суб-клеточные структуры. Увлечение этими важными и необходимыми для науки областями стало таким повсеместным, что невольно возникает вопрос: «Среди всего этого мега-молекулярного многообразия, есть ли в современной науке место для маленьких органических молекул?» Вопрос возникает неспроста, поскольку старые и хорошо известные маленькие органические молекулы, также как и некоторые разделы классической органической химии, в какой-то мере были преданы забвению.

Это удивительно, но именно на фоне мега-молекул в наши дни стал снова возрождаться интерес к маленьким молекулам, которые несут в себе огромный незамеченный ранее потенциал для науки и промышленности. Ренессанс в этой области химии открыл новую жизнь для старых и хорошо известных маленьких молекул. Одной из таких молекул является ацетилен и производное ацетилена — карбид кальция или СаС₂.

Всем известный с детства карбид кальция был впервые получен в 1862 г. Фридрихом Вёлером и произвел революцию в освещении Европы и США позапрошлого столетия. С появлением электрических источников освещения карбидные лампы перестали использовать из соображений безопасности. Однако количество производимого в мире карбида увеличивалось и к середине прошлого века достигло многих тысяч тонн. Это было связано с тем, что практически весь карбид шел на синтез ацетилена. С развитием катализа и нефтехимии ацетилен стали получать из более дешевых углеводородов, поэтому про карбид кальция потихоньку все забыли.

Метод, предложенный группой исследователей под руководством член-корр. РАН В. Ананикова, позволяет осуществить синтез тиоэфиров напрямую из карбида кальция, без выделения и хранения газообразного ацетилена. Реакция тиовинилирования происходит непосредственно в реакционной смеси. На первом этапе выделяется ацетилен из карбида кальция и воды, а на втором этапе к ацетилену происходит присоединение молекулы тиола. Оба процесса протекают в одной колбе и не требуют сложного оборудования. Применение карбида кальция не только принципиально упрощает и удешевляет процедуру синтеза, но и позволяет избежать проблем, связанных с транспортировкой, хранением, использованием газообразного ацетилена.

Приведенный в работе процесс дает наглядный пример, как заменить неудобный и опасный ацетилен, на простой и дешевый карбид кальция. Выдвинутая в работе идея откроет новую страницу органической химии, если действительно удастся проводить ацетиленовую химию на основе карбидных технологий. Несомненно, что в современной химии, пронизанной идеями безопасности, возобновляемости и упрощении процессов, для «маленького» карбида кальция всегда найдется место.

Статья «Efficient Metal-Free Pathway to Vinyl Thioesters with Calcium Carbide as the Acetylene Source» (авторы Konstantin Rodygin and Valentine Ananikov) опубликована в журнале Green Chemistry, издаваемом Royal Society of Chemistry.

Михайлова Анна Александровна

Источники:

1. nanometer.ru