Разработка РУДН - для экологичного производства лекарств и полимеров

В РУДН создали экологичный катализатор для производства лекарств и пластмасс. Сейчас для их производства используют нанокатализаторы с дорогим и неэкологичным в получении палладием. В основе новых веществ - катализаторы на основе вещества, которое получают из растительных остатков. Они позволяют сократить потребление палладия в два раза. Более того, их можно использовать многократно без потери эффективности.

Кросс-сочетания - это класс реакций, в которых соединяются атомы углерода из разных органических молекул. Это самый распространенный тип реакции в промышленной химии. С помощью таких сочетаний синтезируют пластмассы, лекарства и другие соединения, например в  медицинской химии на них приходится 17% всех реакций. Главный компонент кросс-сочетания — наночастицы палладия. Палладий — один из самых редких, а потому дорогих элементов. В основном его получают на горнорудных предприятиях, которые загрязняют окружающую среду.  

Новая технология снизит расход палладия, который возникает из-из-за того, что частицы катализатора, которые его содержат, слипаются между собой. Предотвратить слипание можно химическим или физическим способами: модифицировать химические свойства частиц так, чтобы ослабить взаимодействие их поверхностей или удерживать металл, например, с помощью каркаса или решетки. Химик РУДН использовал второй способ и зафиксировал частицы металла с помощью многослойной структуры с магнитным ядром в центре.

Ядро нового нанокатализатора состоит из оксида железа с сильными магнитными свойствами. Сверху его покрывает полимер на основе катехола — вещества, которое содержится в стенках растительных клеток, его получают из отходов растениеводства. В ускорении реакции участвует третий компонент — наночастицы палладия. Их вкрапления химики РУДН внедрили во второй слой. Полимер служит якорем для частиц металлов, благодаря ему частицы нанокатализатора не слипаются. Структура катализатора позволяет использовать 1,5% от общего веса наночастицы вместо 3-6%.

«Химики проявляют повышенный интерес к созданию „зеленых“ катализаторов. Наши нанокатализаторы содержат вещество, которое получают из отходов растениеводства, и при этом эффективно действуют в реакции кросс-сочетания. Таким образом, наши катализаторы не только смогут уменьшить расход палладия и таким образом удешевить химическое производство, но и снизить воздействие на окружающую среду. Интересно также, что мы показали универсальность полимеров на основе растительных катехолов — этот же подход можно распространить на другие металлы, например, платину, серебро, золото и использовать для разработки нанокатализаторов, направленных на другие органические реакции», — рассказал руководитель научного центра «Молекулярный дизайн и синтез инновационных соединений для медицины» РУДН Рафаэль Луке.