Специалисты из Санкт-Петербургского государственного университета (СПбГУ) провели исследование, посвященное работе нового класса стойких органических катализаторов в экстремальных условиях. В ходе работы было установлено, что сигма-дырочные катализаторы превосходят традиционные каталитические системы на основе металлов. Полученные данные позволят разрабатывать экологически безопасные каталитические процессы для фармацевтической промышленности и материаловедения. Исследование было поддержано грантом РНФ и опубликовано в научном журнале Organic & Biomolecular Chemistry.
В пресс-службе Санкт-Петербургского государственного университета сообщили, что в процессе исследований химики рассмотрели катализаторы, основанные на сигма-дырочных областях — участках молекул с частичным положительным зарядом, содержащих атомы галогенов и халькогенов. Проведенные исследования показали, что эти катализаторы объединяют преимущества металлических и органических катализаторов: они обладают высокой эффективностью, являются экологичными и устойчивы к воздействию воды и кислорода. До этого взаимодействия сигма-дырочных доноров с краун-эфирами (крупными молекулами, воспроизводящими биологические среды) изучалось исключительно в равновесных системах. Однако ученые из СПбГУ впервые провели их тестирование в более сложных условиях – в реакционной смеси с другими компонентами. Стало известно, что сигма-дырочные системы способны проявлять активность в ситуациях, когда традиционные металлы оказываются неэффективны.
Об одной из особенностей органических катализаторов в интервью с «Научной Россией» поделилась соавтор исследования, младший научный сотрудник и ассистент кафедры органической химии СПбГУ Александра Александровна Сысоева.
«Органокатализаторы обладают рядом преимуществ по сравнению с металлическими катализаторами, поскольку не нуждаются в инертной атмосфере, стабильны на воздухе и могут храниться без соблюдения особых условий. Помимо этого, они характеризуются меньшей токсичностью и более низкой стоимостью, если сравнивать с металлокатализаторами, использующими платину, палладий, иридий, родий и другие металлы. Также у органокатализаторов наблюдается более широкий спектр возможностей для модификации их свойств. Вспоминая природные катализаторы, такие как ферменты, можно отметить их способность ускорять конкретную реакцию в тысячи раз, не оказывая влияния на другие соединения. Таким образом, органокатализаторы можно разработать таким образом, чтобы они активировали лишь одну функциональную группу в сложной молекуле, не затрагивая другие функциональные группы, присутствующие в этой молекуле. Именно этот факт послужил стимулом для проведения данного исследования. Мы решили изучить работу наших катализаторов в условиях, когда присутствуют факторы, препятствующие реакции, – нуклеофильные агенты. В качестве катализаторов в эксперименте выступали доноры галогенной и халькогенной связей, а в качестве мешающих функциональных групп выступали краун-эфиры, содержащие пять–шесть атомов кислорода».
Новость создана при содействии Министерства науки и высшего образования Российской Федерации