Химики выяснили, как источник дейтерия меняет механизм реакции

Международная группа химиков обнаружила, что выбор источника дейтерия может кардинально менять механизм реакции изотопного обмена водорода. Исследование, проведенное под руководством профессора Моники Перес-Темпрано из Института химических исследований Каталонии и профессора Анат Мило из Университета Бен-Гуриона, опубликовано в журнале Nature Catalysis.

Ученые установили, что характеристики конкретных субстратов требуют определенных условий реакции, которые определяют ее путь в контексте C-H дейтерирования. Комбинируя эксперименты с методами анализа данных, исследователи показали, что выбор источника дейтерия — тяжелой воды (D₂O), дейтерированного метанола (CD₃OD) или дейтерированной уксусной кислоты (AcOD-d₄) — не просто влияет на степень включения дейтерия, но может активно изменять механизм реакции.

«Даже такая, казалось бы, простая трансформация, как изотопный обмен водорода, может протекать по различным механистическим путям в разных условиях реакции», — объясняет профессор Перес-Темпрано.

Реакции изотопного обмена водорода особенно важны в фармацевтической промышленности, где дейтерированные соединения используются для изучения метаболизма лекарств, снижения токсичности и улучшения фармакокинетических профилей.

Исследование показало неожиданную связь между структурой субстрата и предпочтительным источником дейтерия. Ученые обнаружили, что один и тот же катализатор кобальта может работать по трем различным механизмам в трех различных наборах условий, демонстрируя высокую чувствительность системы к subtle изменениям.

«Наш подход показывает, как механистическое поведение варьируется в различных классах субстратов и условиях, предлагая новые инструменты для изучения работы каталитических систем на практике», — отмечает профессор Мило.

Это исследование меняет подход химиков к интерпретации каталитического поведения: простое изменение условий реакции, субстрата или металла может решительно изменить ход реакции.