Создан нанокатализатор из оксида цинка и ниобия для получения азотосодержающих гетероциклов на основе апельсиновой кожуры.

Международная группа ученых, в которую вошел химик из РУДН, создали такой катализатор методом простого перемешивания в специальной мельнице, без растворителей и других дополнительных веществ. Основой выступила апельсиновая кожура, которую предварительно перемололи. Ее поместили в камеру мельницы, добавили безводную форму ацетата цинка и 18 стальных шариков диаметром 1 см. 20 минут смесь перемешивали с частотой 350 оборотов в минуту, затем 2 часа нагревали при температуре 200℃. Апельсиновая кожура собрала на своей поверхности ацетат цинка и помогла образовать переходные соединения. При обжиге она частично удалилась из смеси – получились наночастицы оксида цинка. После этого, с помощью мельницы наночастицы оксида цинка соединили с частицами, содержащими ниобий так, чтобы в итоговом катализаторе концентрация металла получилась от 2,5 до 10%.

Действие нанокатализатора ученые проверили на примере превращения левулиновой кислоты в азотосодержащие гетероциклы. Концентрация, в которой 10% частиц с ниобием и 90% наночастиц оксида цинка, оказалась наиболее эффективной. Результаты показали, что 94,5% левулиновой кислоты превратились в желаемое вещество. При этом побочных продуктов оказалось всего 2,6% - 97,4% продуктов выхода составили азотосодержащие гетероциклы.

«Левулиновая кислота, которая легко получается из биомассы, — одна из 10 самых перспективных платформенных молекул. Превращение левулиновой кислоты в азотсодержащие гетероциклы стало весьма привлекательной темой в последние несколько лет благодаря замечательной способности гетероциклов служить и в фармацевтической, и в агрохимической, и в полимерной промышленности», – рассказывает один из исследоватей, Рафаель Луке, PhD, руководитель научного центра «Молекулярный дизайн и синтез инновационных соединений для медицины» РУДН.

По его мнению, эта работа иллюстрирует возможность производства ценных соединений из биоотходов – нужно только „поиграть“ со структурой катализатора. Использование органических отходов в сочетании с экологически чистыми процедурами дает альтернативу нынешней химической промышленности, которая сейчас сильно зависит от ископаемого топлива.

 

Исследование: https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S092058612030479X