Катализаторы — это вещества, ускоряющие химические реакции. Традиционно в этой роли химики используют металлокомплексные системы, содержащие платину, палладий или рутений, из‑за их устойчивости к высоким температурам, высокой каталитической активности и устойчивости к коррозии.
Все больше внимания ученых привлекают так называемые органокатализаторы, основанные исключительно на органических соединениях. Сегодня они находят широкое применение в самых разных отраслях — от фармацевтики до производства полимеров. Например, они активно используются в асимметрическом синтезе фармацевтических ингредиентов, а также в создании новых типов биоразлагаемого пластика.
Органокатализаторы представляют собой молекулы, состоящие только из атомов углерода, водорода, азота, кислорода и других неметаллических элементов. Они способны ускорять химические реакции, обеспечивая уникальные свойства, недоступные для традиционных металлокомплексных систем. Среди их преимуществ: экономическая выгода, экологическая безопасность, высокая селективность и возможность повторного использования.
Группа ученых Санкт‑Петербургского государственного университета под руководством профессора кафедры органической химии СПбГУ Дмитрия Болотина разработала уникальный класс органокатализаторов, мимикрирующих под металлокомплексные системы. Их существенное преимущество заключается в способности активировать субстраты реакции в тех условиях, в которых металлокомплексные варианты не активны.
«Любая химическая система, будь то катализатор, раствор или газовая смесь, состоит из множества компонентов. Чтобы катализатор ускорил реакцию, он должен взаимодействовать с определенным субстратом в смеси веществ. При связи с "нежелательными" компонентами его активность может снизиться или вовсе утратиться. Металлокомплексы образуют прочные координационные связи с компонентами реакции, включая те, что подавляют их работу. Наш катализатор формирует слабые взаимодействия со всеми участниками процесса, благодаря чему его активность почти не снижается под воздействием тех соединений, которые блокируют работу металлосодержащих аналогов», — объяснила первый автор работы, ассистент кафедры органической химии СПбГУ Александра Сысоева.
По словам руководителя научной группы универсантов Дмитрия Болотина, переход химической индустрии к органическим компонентам позволяет сделать большой шаг вперед, поскольку новые системы обеспечат более экологичное и финансово выгодное производство, а также высокую селективность, то есть связь. Дальнейшее развитие данной отрасли обещает создать еще более эффективные и универсальные катализаторы, решающие сложные научные и технологические задачи.
Результаты исследования опубликованы в научном журнале Organic & Biomolecular Chemistry.
