Российским ученым из Института химии Санкт-Петербургского государственного университета удалось объяснить механизмы, с помощью которых катализаторы на основе органических соединений йода могут ускорить химические процессы. Впервые в ходе экспериментов была подтверждена высокая реакционная способность этих веществ в сложной многокомпонентной реакции. Они в дальнейшем смогут заменить широко используемые металлсодержащие катализаторы.
Сегодня в отечественной нефтеперерабатывающей отрасли и энерго- и ресурсосберегающих технологиях используются металлсодержащие катализаторы, зачастую имеющие в своем составе ионы тяжелых металлов, загрязняющие окружающую среду и окисляющиеся под воздействием воды и кислорода. Однако для успешного развития этих отраслей важно использовать новые недорогие в производстве и экологически чистые катализаторы. В качестве альтернативы российские ученые предложили органические катализаторы, которые дешевле, менее токсичны, обладают высокой активностью и стабильны по отношению к кислороду и воде. Среди них интерес вызывают нековалентные органокатализаторы, которые ускоряют химические реакции без формирования общих пар электронов. Это удается реализовать, когда в молекуле катализатора имеется атом галогена или халькогена, на которых сосредоточен положительный заряд.
Ученые исследовали два вида органокатализаторов, содержащих в своем составе галоген йод. Были выполнены теоретические расчеты электростатического потенциала на поверхности частиц этих веществ, после чего выяснилось, что наивысшие значения наблюдались у соединения трифлата дибензиодолия. Ученые отмечают, что наличие высокого положительного потенциала на атоме йода способствует перестройке молекул и увеличивает эффективность катализатора.Был проведен эксперимент, в ходе которого в модельной реакции была проверена разработка исследователей. Ученые отметили, что предложенные соединения до 13 раз ускоряли химические превращения. Исследователи считают, что вещества будут востребованы в фармацевтическом и промышленном производстве, нефтехимии и биотехнологиях. Все они недорогие и экологически безопасные.
Исследование было поддержано грантом Российского научного фонда (РНФ). Результаты опубликованы в The Journal of Organic Chemistry.Фото: Дмитрий Болотин (соавторы работы: Михаил Ильин, Дмитрий Болотин, Александра Сысоева)
Это новость от журнала ММ «Машины и механизмы». Не знаете такого? Приглашаем прямо сейчас познакомиться с этим удивительным журналом.