Исследовательская группа из Санкт-Петербургского государственного университета доказала превосходство нового класса сигма-дырочных органических катализаторов над широко используемыми металлическими аналогами. Это открытие способно совершить революцию в химической промышленности, предложив более экологичные, эффективные и дешевые решения для каталитических процессов.
Мировая тенденция последних лет — активный переход на так называемые зеленые системы, которые либо используют нетоксичные металлы, либо полностью от них отказываются. Именно к последней категории и относятся органические катализаторы, состоящие исключительно из элементов органической химии. Они предлагают уникальные преимущества: высокую избирательность, биосовместимость и простоту получения, что делает их незаменимыми для производства лекарств и полимеров.
Химики СПбГУ сфокусировали свое внимание на соединениях, образующихся на основе сигма-дырок. Это области с частичным положительным зарядом в молекулах, содержащих атомы галогенов, таких как йод или теллур. Уникальность открытия петербургских ученых заключается в том, что этим катализаторам удалось сочетать сильные стороны обеих групп: высокую активность, характерную для металлов, с экологичностью и стабильностью органических соединений.
Ключевые эксперименты проводились в сложных условиях, приближенных к реальным промышленным процессам. Исследователи изучили работу катализаторов в реакционной смеси с краун-эфирами — крупными молекулами, которые имитируют сложные биологические среды. Ранее подобные взаимодействия изучались лишь в идеальных равновесных системах. Ученые сравнили активность солей иодония и теллурония с металлами (серебром и медью) в классической реакции Шиффа, лежащей в основе создания многих фармацевтических субстанций и красителей.
Выяснилось, что краун-эфиры практически не влияют на эффективность органических катализаторов, в то время как металлы теряли до 93 процентов своей активности. Как пояснила ассистент кафедры органической химии СПбГУ и один из авторов исследования Александра Сысоева, был обнаружен принципиально новый механизм. Краун-эфир не отравляет катализатор, а лишь временно блокирует один из реагентов, что не является критичным для сигма-дырочных систем, но полностью выводит из строя металлические аналоги, чьи катионы прочно связываются. Это означает, что органические катализаторы успешно работают там, где металлы оказываются бессильны.
Ранее стало известно, что в России разрабатывают новую антимикробную упаковку.
