Новости

23 сентября, 2022 13:45

В России повысили активность катализаторов на базе фосфора, мышьяка и сурьмы

Источник: ТАСС
Российские химики изучили свойства и структуру разных типов катализаторов, ускоряющих органические реакции, и разработали подход, позволяющий резко повысить низкую активность подобных веществ на базе фосфора, мышьяка и сурьмы. Об этом в пятницу сообщила пресс-служба Российского научного фонда (РНФ).
Оценка относительной активности катализаторов на основе различных химических элементов. Источник: Bolotin et al. / Organic & Biomolecular Chemistry, 2022.
«За последние десять лет уже сменилось несколько поколений органических катализаторов. Наша работа не только впервые позволила сравнить активность различных органокатализаторов последнего поколения, но и помогла обнаружить важные факторы, позволяющие еще больше увеличить их активность», — заявил профессор СпбГУ Дмитрий Болотин, чьи слова приводит пресс-служба РНФ.
За последние два столетия химики разработали множество катализаторов — веществ, которые ускоряют химические реакции и позволяют их проводить с минимальными затратами энергии. Большинство существующих катализаторов представляют собой соединения различных металлов, в том числе редкоземельных и благородных, среди которых золото, платина, палладий или родий.

Их высокая стоимость и токсичность многих соединений металлов заставляют ученых искать альтернативные подходы для ускорения реакций. Болотин и его коллеги уже много лет работают над решением этой проблемы. Недавно они обнаружили, что некоторые металлические катализаторы можно заменить соединениями ароматических углеводородов и серы или селена.

Поиски новых катализаторов

В своей новой работе Болотин и его коллеги заинтересовались, можно ли использовать для разработки катализаторов и другие соединения углеводородов с различными неметаллическими элементами периодической таблицы Менделеева. Руководствуясь этой идеей, исследователи просчитали свойства трех вариаций катализаторов, построенных на базе элементов из групп серы, фтора и азота.





Общая структура органокатализаторов последнего поколения и способы их связывания с субстратами реакций. Источник: Bolotin et al. / Organic & Biomolecular Chemistry, 2022.

 
Проведенные ими расчеты показали, что в самых простых формах наибольшей активностью обладали органические молекулы, содержащие атомы йода и других элементов группы фтора, а также катализаторы на базе халькогенов, элементов из группы серы. С другой стороны, соединения фосфора, сурьмы и мышьяка, элементов из группы азота, уступали «конкурентам» в каталитической активности.

Эти различия, как выяснили профессор Болотин и его коллеги, были связаны с тем, что атомы из разных групп таблицы Менделеева обладали разным поверхностным зарядом, что влияло на их способность имитировать металлы из классических катализаторов. Руководствуясь этой идеей, исследователи модифицировали молекулы, содержащие фосфор, сурьму и мышьяк, таким образом, что поверхностный заряд атомов этих элементов заметно повысился.

В ближайшее время российские химики планируют дополнительно изменить структуру этих катализаторов таким образом, что они начнут избирательно взаимодействовать с молекулами, «закрученными» только в правую или левую сторону. Это значительно упростит и удешевит синтез многих лекарств и биологически активных соединений, подытожили Болотин и его коллеги.

Если вы хотите стать героем публикации и рассказать о своем исследовании, заполните форму на сайте РНФ.
20 мая, 2024
Препарат для персонализированной терапии опухолевых заболеваний создали ученые ННГУ
Ученым ННГУ им. Н. И. Лобачевского удалось соединить внутри одного препарата несколько действующих...
20 мая, 2024
Соли уксусной кислоты упростят добычу тяжелой нефти
Ученые выяснили, что ацетаты — соли уксусной кислоты с переходными металлами — в комбинации с парово...