В исследовании, проведенном группой ученых из Института органической химии имени Н.Д. Зелинского РАН, был обнаружен процесс «самонастройки» катализаторов, который может радикально изменить подходы к синтезу новых органических материалов и лекарственных препаратов. Работа, демонстрирующая существование синергизма между металлсодержащими частицами и ионными жидкостями в динамических каталитических системах, представляет собой шаг вперед в понимании тонких механизмов катализа в органическом синтезе.
Исследование показало, что при использовании определенных ионных жидкостей катализаторы на основе никеля и меди способны «самонастраиваться», значительно увеличивая свою активность и селективность в реакциях создания связей углерод-сера. Это открытие не только позволяет улучшить существующие методы синтеза сераорганических соединений, но и предлагает новый подход к разработке широкого круга катализаторов для тонкой органической химии. Используя метод электронной микроскопии, команда исследователей смогла впервые наблюдать явление «самонастройки» катализаторов в реакциях в реальном времени и запечатлеть ключевые этапы данного процесса в виде набора уникальных СЭМ-изображений.
«Мы стоим на пороге новых возможностей в области катализа, — подчеркивает академик Валентин Анаников, руководитель проекта. — Наше исследование выводит понимание механизма функционирования катализаторов на новый уровень, демонстрируя наличие устойчивой связи между различными типами металлических центров на молекулярном, наноразмерном и впервые на микроразмерном уровне».
Алексей Кашин, ведущий автор проекта, отмечает: «Проведение электронно-микроскопических исследований в жидкой фазе, т.е. в естественной для химических реакций среде, является одним из передовых направлений в общемировой практике структурных исследований. Применение данного метода в работе позволило нам не только зафиксировать факт образования частиц каталитически активной металлической фазы непосредственно в реакционной смеси, но и детально проследить весь процесс».
Способность катализаторов «самонастраиваться» в среде ионных жидкостей открывает новые возможности для синтеза ценных органических продуктов, например лекарственных препаратов, более быстрым и экономичным способом. Исследование демонстрирует, как современные технологии могут способствовать более глубокому пониманию химических процессов на различных уровнях, что, в свою очередь, может привести к значительным инновациям в материаловедении, фармакологии и других областях.
Исследование выполнено при поддержке Российского научного фонда (грант РНФ № 22-13-00286).
Работа опубликована в журнале ACS Catalysis (импакт-фактор = 12.9).
A.S. Kashin, D.M. Arkhipova, L.T. Sahharova, J.V. Burykina, V.P. Ananikov, “Revealing Catalyst Self-Adjustment in C–S Cross-Coupling through Multiscale Liquid-Phase Electron Microscopy”, ACS Catal. 2024, 14, 5804–5816. DOI: 10.1021/acscatal.3c06258. https://doi.org/10.1021/acscatal.3c06258
Информация предоставлена пресс-службой Института органической химии им. Н.Д. Зелинского Российской академии наук
Источник фото: ru.123rf.com