Химики Санкт-Петербургского государственного университета разработали органический катализатор, активность которого почти не снижается под воздействием других соединений реакции. Он мимикрирует под металлокомплексную систему, на самом деле не являясь ей. Результаты исследования опубликованы в научном журнале Organic & Biomolecular Chemistry.
Авторы работы слева направо: ассистент кафедры органической химии СПбГУ Михаил Ильин, ассистент кафедры органической химии СПбГУ Александра Сысоева, студентка бакалавриата СПбГУ Яна Сафинская, профессор кафедры органической химии СПбГУ Дмитрий Болотин. Предоставлено Дмитрием Болотиным
Химическая наука постоянно ищет новые способы оптимизации производственных процессов, делая их более эффективными, безопасными и экологически чистыми. Одним из ключевых методов решения этой проблемы являются катализаторы — вещества, ускоряющие химические реакции. Традиционно в этой роли используются металлокомплексные системы, содержащие платину, палладий или рутений, из-за их устойчивости к высоким температурам, высокой каталитической активности и устойчивости к коррозии.
В последние годы все больше внимания ученых привлекают так называемые органокатализаторы, основанные исключительно на органических соединениях. Сегодня они находят широкое применение в самых разных отраслях — от фармацевтики до производства полимеров. Например, они активно используются в асимметрическом синтезе фармацевтических ингредиентов, а также в создании новых типов биоразлагаемого пластика.
Органокатализаторы представляют собой молекулы, состоящие только из атомов углерода, водорода, азота, кислорода и других неметаллических элементов. Они способны ускорять химические реакции, обеспечивая уникальные свойства, недоступные для традиционных металлокомплексных систем. Среди их преимуществ: экономическая выгода, экологическая безопасность, высокая селективность и возможность повторного использования.
Ученые Санкт-Петербургского университета входят в число лидеров по изучению таких элементов. Недавно они исследовали особенности реакций органических катализаторов на основе теллура и йода, а также обнаружили новую экологичную бинарную каталитическую систему.
Группа ученых университета под руководством профессора кафедры органической химии СПбГУ Дмитрия Болотина разработала уникальный класс органокатализаторов, мимикрирующих под металлокомплексные системы. Их существенное преимущество заключается в способности активировать субстраты реакции в тех условиях, в которых металлокомплексные варианты не активны.
«Любая химическая система, будь то катализатор, раствор или газовая смесь, состоит из множества компонентов. Чтобы катализатор ускорил реакцию, он должен взаимодействовать с определенным субстратом в смеси веществ. При связи с "нежелательными" компонентами его активность может снизиться или вовсе утратиться. Металлокомплексы образуют прочные координационные связи с компонентами реакции, включая те, что подавляют их работу. Наш катализатор формирует слабые взаимодействия со всеми участниками процесса, благодаря чему его активность почти не снижается под воздействием тех соединений, которые блокируют работу металлосодержащих аналогов», — объяснила первый автор работы, ассистент кафедры органической химии СПбГУ Александра Сысоева.
По словам руководителя научной группы универсантов Дмитрия Болотина, переход химической индустрии к органическим компонентам позволяет сделать большой шаг вперед, поскольку новые системы обеспечат более экологичное и финансово выгодное производство, а также высокую селективность, то есть связь. Дальнейшее развитие данной отрасли обещает создать еще более эффективные и универсальные катализаторы, решающие сложные научные и технологические задачи.
Информация и фото предоставлены пресс-службой СПбГУ
