Новости

1 марта, 2022 11:43

Химики экспериментально подтвердили высокую эффективность йод-содержащих органокатализаторов

Источник: Индикатор
Российские ученые объяснили механизмы, с помощью которых катализаторы на основе органических соединений йода ускоряют химические процессы. Химики впервые экспериментально подтвердили высокую реакционную способность этих веществ в сложной многокомпонентной реакции, благодаря чему они могут стать заменой все еще широко используемым металлсодержащим катализаторам. Предложенные вещества будут особенно востребованы в фармацевтическом и промышленном производстве, нефтехимии и биотехнологиях, поскольку они недорогие и экологически безопасные. Результаты исследования, поддержанного грантом Российского научного фонда (РНФ), опубликованы в The Journal of Organic Chemistry.
Соавторы работы: слева Михаил Ильин (синтез и кинетические эксперименты), посередине руководитель гранта Дмитрий Болотин (общее планирование и руководство работой), справа Александра Сысоева (синтез и кинетические эксперименты). Источник: Дмитрий Болотин
Один из соавторов работы Александр Новиков, ответственный за квантово-химические расчеты. Источник: Дмитрий Болотин
3 / 4
Соавторы работы: слева Михаил Ильин (синтез и кинетические эксперименты), посередине руководитель гранта Дмитрий Болотин (общее планирование и руководство работой), справа Александра Сысоева (синтез и кинетические эксперименты). Источник: Дмитрий Болотин
Один из соавторов работы Александр Новиков, ответственный за квантово-химические расчеты. Источник: Дмитрий Болотин

Для успешного развития отечественной нефтеперерабатывающей отрасли и энерго- и ресурсосберегающих технологий требуются катализаторы на уровне лучших мировых аналогов и при этом недорогие в производстве и экологически чистые. Сегодня наиболее часто используются металлсодержащие катализаторы, зачастую имеющие в своем составе ионы тяжелых металлов. Такие соединения довольно дороги и могут загрязнять окружающую среду. Другим недостатком металлсодержащих катализаторов является то, что они окисляются под воздействием воды и кислорода, что снижает их активность и срок действия.

В качестве альтернативы ученые рассматривают органические катализаторы, которые дешевле, менее токсичны, обладают высокой активностью и стабильны по отношению к кислороду и воде. Среди них особый интерес вызывают нековалентные органокатализаторы, которые ускоряют химические реакции путем образования нековалентных связей с субстратами реакции, то есть без формирования общих пар электронов. Такие связи удается реализовать тогда, когда в молекуле катализатора имеется атом галогена или халькогена (элементы 16 и 17 групп таблицы Менделеева), на которых сосредоточен положительный заряд.

Ученые из Института химии Санкт-Петербургского государственного университета (Санкт-Петербург) исследовали два вида органокатализаторов, содержащих в своем составе галоген йод. Химики выполнили теоретические расчеты электростатического потенциала на поверхности частиц этих веществ, и оказалось, что наивысшие значения наблюдались у соединения трифлата дибензиодолия. Наличие высокого положительного потенциала на атоме йода способствует перестройке молекул и увеличивает эффективность катализатора. Исследователи экспериментально подтвердили активность своей разработки в модельной реакции, которая очень важна для синтеза различных лекарств. Так, предложенные соединения до 13 раз ускоряли химические превращения.

«Нынешнее исследование позволит в будущем более рационально подходить к получению высокоэффективных экологичных катализаторов. На данном этапе мы проводим работы в двух взаимодополняющих направлениях: создаем новые типы органических катализаторов и исследуем возможности применения уже известных в новых реакциях», — рассказывает руководитель проекта по гранту РНФ Дмитрий Болотин, доктор химических наук, доцент кафедры физической органической химии Института химии СПбГУ.

18 мая, 2022
Ученые Института цитологии РАН улучшили коллагеновые структуры, предназначенные для трансплантации клеток
В Институте цитологии РАН (ИНЦ РАН) с помощью перекиси водорода улучшили свойства скаффолдов на ос...
18 мая, 2022
Химики ТПУ синтезировали новый стабильный нековалентный органический каркас
Ученые Томского политеха получили нековалентный органический каркас на основе цвиттер-ионных иодоние...