Aldegid va ketonlarni suv muhitida gidrogenlash Muxamadiyev Ulug’bek Rustam o’g’li Sh. Rashidov nomidagi Samarqand Davlat Universiteti 3-kurs talabasi

Aldegid va ketonlarni suv muhitida gidrogenlash
Muxamadiyev Ulug’bek Rustam o’g’li
Sh. Rashidov nomidagi Samarqand Davlat Universiteti 3-kurs talabasi
E-mail: [e-mail]
Hozirgi kunda oksobirikmalarni gidrogenlash inson hayot tarzini va uni ehtiyojlarini qondirishga va yaxshilashga qaratilgan muhim kimyoviy jarayonlar sifatida keng talqin etilmoqda. Xususan, oksobirikmalardan olinadigan stereomurakkab tuzilishli va xiral markazga ega moddalar tibbiyot, kimyo sanoati, parfyumeriya va boshqa sohadalarda to’g’ridan-to’g’ri ishlatilishi bilan bir qatorda, ular biologik faol moddalarni olishda oraliq substrat vazifasini ham o’tamoqda. Hatto, oksobirikmalarni gidrogenlanish mahsuloti sanalmish spirtlardan bugungi kunda turli tuman mahsulotlarni olinishi insonni quvontiradi, negaki, spirtlardan biologik faol moddalarni olish ancha oson va xavfsiz usuldir. Shuning uchun butun dunyoda xiral markazga ega, stereomurakkab tuzilishli spirtlarga talab yuqoriligini alohida ta’kidlash joiz. Bu esa butun dunyo kimyogar olimlarini izlanishiga turtki bo’ldi. Bu turdagi spirtlar aynan oksobirikmalardan olinishi kimyogar olimlarini ajablantirdi. Shu boisdan ham bugungi kunga kelib oksobirikmalardan yuqori unum, iqtisodiy arzon, ko’p marotaba qayta regeneratsiya bo’la oladigan va tashqi katalitik zaharlarga chidamli katalizatorlar bilan xavfsiz usulda spirtlar olish dolzarbligicha qolmoqda. Bu esa biz kimyogar olimlar oldida ko’p izlanishlar olib borishimizdan dalolat beradi.
Amit Deshmux, Anil Kinage , Rajiv Kumar , Reinout Meijboom kabi olimlar to’yinmagan oksobirikmalarni suv muhitida kimyoselektiv reaksiyalari uchun samarali Ru li katalizatorlarini ishlab chiqdi. Bu usulda aminokislotalashtirilgan MCM-41 moddasi bo’yicha suv muhitida to’yinmagan ketonlardan to’yinmagan spirtlar olinishi keng ko’lamda istiqbolli natijalarni berdi. Misol uchun Ru-Phen-2-NH-MCM-41 katalizatoridan foydalanishda unumdorlik 99,9% ni, konvertatsiya jarayoni esa 100% lik natijalarni berdi.^[1]
Yifan Duan, Ruijiao Bai, Jun Tian, Ligong Chen va Xilong Yan kabi olimlar aldegid va ketonlarni suv muhitida metilamin boran yordamida gidrogenlash orqali ancha soda va arzon usulda tegishli spirtlarni sintez qilishga muvaffaq bo’lishdi. Bu usulning o’ziga xosligi shundaki, olinadigan katalizatorlar va sharoitning ancha oson o’rnatilishi bu usulning keng ko’lamda ommalashishiga sabab bo’ldi. Vaholanki, yuqorida bayon etilgan jarayonlarda qo’llaniladigan metilamin boran suv muhitida yaxshi eriydi, shu o’rinda zaharsiz ekologik toza katalizator sifatida ko’pgina kimyogarlarning diqqatini o’ziga qarata oldi desak mubolag’a bo’lmaydi. Misol uchun bu usulda unumdorlik 97% gachaligi va jarayonning 30minutda borishi meni ham ajablantirdi.^[2]
Steffen Fleischer, Shaolin Chjou, Katrin Junge va Mattias Beller kabi olimlar oksobirikmalarni suv muhitida yanada osonroq va yumshoq sharoitlarda gidrogenlash usulini topishga erishishdi. Ular asosiy e’tiborini Fe, Cu, Cr va Zn li katalizatorlarga qaratishdi, bunga sabab Ru, Rh va Ir li katalizatorlarning tannarxi anchagina yuqoriligi va inson salomatligiga jiddiy xavf tug’dirishi kabi holatlar bu usullarning ommalashishiga to’sqinlik qilardi. Ular tannarxi arzon bo’lgan va aylanish soni (TON)1700~4500 yetadigan Fe va boshqa turdagi komplekslarni ishlab chiqishga erishishdi, ammo bu usul bilan barcha turdagi spirtlarni olish anchagina murakkabligi ularning ishlarini keng ko’lamda yoyilishiga to’sqinlik qildi. Misol uchun, furfuroldan benzil spirtining olinish unumdorligi atiga 36%ga teng bo’ldi.^[3]

Yanxiu Gao, Stefan Jaenicke, Gaik-Khuan Chuahy kabi olimlarning asosiy ishlari AlO (OH) bilan tutilgan ruteniy katalizatorlari orqali kaliy formiatidan foydalangan holda aldegidlar va ketonlarning yuqori samarali transfer gidrogenatsiyasi bo’lib, ularning maqsadi stexiometrik reduktorlar yoki xavfli molekulyar vodoroddan foydalanishdan qochadigan yangi, arzon va ekologik toza protseduralarni izlash va jamiyatga tadbiq etish edi. Bu olimlar AlO(OH) bilan qoplangan Ru li barqaror vodorod donoriga ega katalizatordan foydalanib eritmaning o’zida vodorod ionlarini paydo qilib olishdi, bu esa aromatik va alifatik oksobirikmalardan yuqori unum va qisqa vaqt ichida spirtlar olinishiga erishildi.^[4]
Tanushri Saha, Santi Prasad Rath va Sreebrata Gosvami kabi hind kimyogarlari o’zining amaliy ishlarini tridentat azoaromatik qisqichning ruteniy (II) majmuasi orqali izopropanol va suvli muhitda fazoviy murakkab oksobirikmalarni gidrogenlashga qaratishdi. Ular aktiv qisqich 2,6-bis(fenylazo)piridin ligand (L) bo'lgan yangi Ru(II) komplekslaridan foydalanib, hatto og'ir sharoitlarda ham gomogen katalizning zaruriy sharti bo'lgan termal barqaror komplekslari orqali fazoviy murakkab oksobirikmalardan amaliy ahamiyatga ega spirtlarni olishga muvaffaq bo’lishdi. Biroq bu jarayonlarni o’tkazish iqtisodiy qiyinchiliklarni keltirib chiqarmoqda, negaki, Ru li katalizatorlarning narxi anchagina yuqoriligi va unumning biroz pastligi kabilarni ko’rsatishimiz mumkin.^[5]
Arindam Indra, Prasenjit Mayti, Sumit Bhaduri va Goutam Kumar Lahiri kabi hind kimyogar olimlar oksobirikmalarni Ru li nanokatalizatorlar yordamida gidrogenlash jarayonlari ustida ish olib borishgan. Ular ham asosiy e’tiborini xavfli va inson salomatligiga zarar yetkazuvchi molekulyar vodorodning o’rniga [H3Ru4(CO)12] katalizatoridan foydalangan holatda spirtlar olishga erishishdi. Bu usul orqali unum 99,9% gacha yetgani butun dunyo kimyogarlarini hayratda qoldirdi, ammo katalizatorning (TON) aylanish soni uncha ko’p emasligi (500~625) bu usulning keng masshtabda tarqalishiga to’sqinlik qildi.^[6]
Farooq-Ahmad Khan, Sana Yaqoob, Nourina Nasim, Yan Wang, Muhammad Usman, Anvarhusein A. Isab, Muhammad Altaf, Bing Sun, Islam H. El Azab and Hesham R. El-Seedi kabi kimyogar olimlar montmorillonitda birlashtirilgan ruteniy nanozarrali (nano-Ru@MMT) katalizator yordamida kimyoviyselektiv va yuqori samaradorlikka ega usulni keng ko’lamda joriy etishdi. Bu usulning afzalliklari shundan iboratki, bu jarayonlarda asosiy e’tibor furfurolga qaratiladi, sababi furfuroldan olinadigan benzil spirti ko’pgina biologik faol moddalar (askorbin kislotasi, lizin) olinishida muhim oraliq substrat vazifasini bajaradi.^[7]
Mallesh Pandrala , Anxel Resendez, Sanjay V. Malxotra kabi olimlar aldegidlarning yuqori kimyoviy selektiv gidrogenatsiyasi uchun polipiridil iridiy (III) asosidagi katalizatorlardan foydalangan holda tegishli spirtlarni olishga muvaffaq bo’lishdi. Bu usulda vodorod manbai sifatida HCOOR (R = H, Na, NH4) dan foydalangan holda karbonil birikmalarining iridiy-katalizli transfer gidrogenatsiyasi(TH) asosiy jarayon hisoblanib, u toza jarayonni ta'minlaydi va bajarilishi oson. Biroq, mavjud yuqori samarali iridiy katalizatorlari tor pHda ishlaydi; shunday qilib, turli xil substratlarga taalluqli emas. Shu sababli, keng pH diapazonida ishlaydigan yangi katalizatorni ishlab chiqish juda muhim, chunki u kengroq foydalanish doirasiga ega bo'lishi mumkin. Olimlar keng doiradagi pH diapazonini kashf etishga erishishdi, bu esa yanada usulning keng ko’lamda yoyilishiga turtki bo’ldi desak mubolag’a bo’lmaydi.^[8]
Vijai K. Rai, Suhasini Mahata , Smita R. Bhardiya, Prashant Shukla, Ankita Rai, Manorama Singx kabi olimlar o’zlarining ,,Suvdagi tuzilmaviy jihatdan har xil aldegidlar va ketonlarni samarali kamaytirish uchun yangi karbokatalitik gidrid o'tkazish strategiyasi” nomli jarayonlar to’plamini butun kimyogar olimlarga taqdim etishdi. Ularning asosiy maqsadi qaytarilgan grafen oksidi (rGO) - NaBH4 suvdagi strukturaviy jihatdan turli xil alifatik, aromatik, shuningdek , b-to'yinmagan aldegidlar va ketonlarni kimyoviy-/regioselektiv kamaytirish uchun yumshoq va samarali katalizator tizimini yaratishdan iborat edi. Bu jarayonlarning o’ziga xosligi shundaki, reaksiyalar juda qisqa vaqt ichida borishi, qo’shimchalarning miqdori kamligi va unumdorligi (86~94%) ham ancha yaxshi ekanligi bilan boshqa turdagi jarayonlardan ajralib turadi.^[9]
Adabiyotlar tahlilidan shunday xulosaga kelishimiz mumkinki:
1. Barcha turdagi oksobirikmalarni suv muhitida gidrogenlash uchun, avvalo, uni erita oladigan erituvchiga (i-PrOH) yuttirib olishimiz kerak. Sababi, oksobirikmalar kam qutbli moddalar sirasiga kirishidir.
2. Oksobirikmalarni gidrogenlash jarayoni o’ziga xos bo’lib, reagentning fazoviy tuzilishi katta ahamiyatga egadir, negaki, shunday stereomurakkab va xiral markazga ega aldegid va ketonlar mavjud bo’lib, ularga eng ommabop usullarni qo’llaganimizda ham unumdorlik past chiqishini kuzatish mumkin. Bu holatda reagentning fazoviy tuzilishiga qarab eng samarali va kimyoselektiv usullar tanlab olinadi.
3. Aldegid va ketonlarni gidrogenlash jarayonida katalizatorlarning arzonligi, aylanish soni yuqoriligi (TON), katalitik zaharlarga chidamliligi, inson salomatligiga xavf solmaydigan katalizatorlardan foydalanish va jarayonlarning yumshoq va oson sharoitlarda borishi muhim ahamiyatga egadir.
4. Bu jarayonlarni olib borishda muammoli tomonlaridan biri shuki, iloji boricha molekulyar vodoroddan foydalanmaslikka va uning o’rniga eritmaning o’zida vodorod atomlarini hosil qilib olish muhim ahamiyatga egadir, chunki molekulyar vodorod katta bosim ta’sirda eritmaga yuttirilishi kerak. Bu esa idishning sinishi yoki portlashiga sabab bo’ladi.
5. Meni shaxsiy fikrimcha, oksobirikmalarni gidrogenlash bugungi shiddatli va tez rivojlanayotgan davrda eng muhim va biologik ahamiyatga ega jarayonlardan biri hisoblanadi. Sababi shundaki, bu jarayonlar inson hayot tarzini yanada yaxshilashi va uning salomatligiga zarur bo’lgan dori-darmon sintezida o’zining chuqur amaliy o’rniga ega desak mubolag’a bo’lmaydi.
6. Shuni ta’kidlash joizki, bugungi shiddat bilan rivojlanayotgan bir zamonda biz o’zbek kimyogarlari yevropa olimlaridan 100 balkim undan ham ko’proq yil orqada ekanimizni angladim. Lekin hozirgi paytda Prezidentimiz Sh. Mirziyoyev biz kimyogarlarga nihoyatga katta e’tibor qaratgani bejiz emas. Sababi, qachonki yurtda kimyo sohasi rivojlansa davlatda to’kin-sochinlik bo’ladi, davlat tez rivojlanadi. Biz bunday bildirilgan ishonchni albatta oqlaymiz.

1. Deshmux A. va boshqalar. Suvli muhitda to'yinmagan ketonlarni kimyoselektiv gidrogenatsiyalash uchun samarali heterojen katalitik tizim //Polyhedron. – 2010. – T. 29. – №. 17. – S. 3262-3268.

2. Duan Y. va boshqalar. Aldegidlar va ketonlarni toza suvda metilamin bor bilan mos keladigan spirtlarga gidrogenlash //Sintetik aloqalar. – 2014. – T. 44. – №. 17. – S. 2555-2564.


3. Fleischer S. et al. General and highly efficient iron‐catalyzed hydrogenation of aldehydes, ketones, and α, β‐unsaturated aldehydes //Angewandte Chemie. – 2013. – Т. 125. – №. 19. – С. 5224-5228.


4. Gao P. N. et al. Imine reductase‐catalyzed intermolecular reductive amination of aldehydes and ketones //ChemCatChem. – 2015. – Т. 7. – №. 20. – С. 3239-3242.


5. Saha T., Prasad Rath S., Goswami S. Ruthenium (II) Complex of a Tridentate Azoaromatic Pincer Ligand and its Use in Catalytic Transfer Hydrogenation of Aldehydes and Ketones with Isopropanol //Zeitschrift für anorganische und allgemeine Chemie. – 2021. – Т. 647. – №. 14. – С. 1455-1461.


6. Indra A. et al. Chemoselective Hydrogenation and Transfer Hydrogenation of Olefins and Carbonyls with the Cluster‐Derived Ruthenium Nanocatalyst in Water //ChemCatChem. – 2013. – Т. 5. – №. 1. – С. 322-330.


7. Khan F. A. et al. Ruthenium Nanoparticles Intercalated in Montmorillonite (nano-Ru@ MMT) Is Highly Efficient Catalyst for the Selective Hydrogenation of 2-Furaldehyde in Benign Aqueous Medium //Catalysts. – 2021. – Т. 11. – №. 1. – С. 66.


8. Pandrala M., Resendez A., Malhotra S. V. Polypyridyl iridium (III) based catalysts for highly chemoselective hydrogenation of aldehydes //Journal of Catalysis. – 2019. – Т. 378. – С. 283-288.


9. Rai V. K. et al. A novel carbocatalytic hydride transfer strategy for efficient reduction of structurally different aldehydes and ketones in water //Tetrahedron Letters. – 2019. – Т. 60. – №. 7. – С. 524-529.


10. Wang M. M. et al. Gold supported on mesostructured ceria as an efficient catalyst for the chemoselective hydrogenation of carbonyl compounds in neat water //Green Chemistry. – 2011. – Т. 13. – №. 3. – С. 602-607.