Химики СПбГУ создали новые биологически активные молекулы с помощью золотого полимерного катализатора

Машины и Механизмы – 28 октября 2024

Ученые Санкт-Петербургского государственного университета разработали метод соединения двух простых веществ с помощью катализатора на основе золота, прикрепленного к полимеру. Такой процесс позволяет получить молекулы, на основе которых можно создавать новые лекарственные препараты, а также соединения для применения в сельском хозяйстве.

Золото долгое время считалось инертным металлом в химии. Это означает, что оно не проявляло химической активности и не вступало в реакции с большинством веществ при обычных условиях. Химики называли золото благородным металлом из‑за его устойчивости к коррозии и низкой реакционной способности.

Однако в последние десятилетия представление о золоте в научном мире кардинально изменилось. Оно переживает настоящий ренессанс в роли катализатора — вещества, ускоряющего химические реакции. Ученые обнаружили, что при определенных условиях, особенно в форме наночастиц или комплексных соединений, золото может быть чрезвычайно эффективным катализатором, способным ускорять сложные химические превращения.

Химики Санкт‑Петербургского государственного университета использовали золотой катализатор для соединения двух простых молекул, в результате чего удалось получить сложные структуры, перспективные для создания новых лекарств и агрохимикатов. В частности, они разработали метод синтеза функционализированных 2‑аминоиндолов — молекул, на основе которых можно создать новые лекарственные препараты с антивирусными и цитотоксическими свойствами. Также они могут использоваться при синтезе фунгицидов и инсектицидов — веществ, позволяющих бороться с грибковыми болезнями у растений и уничтожать насекомых.

По словам автора работы, старшего научного сотрудника кафедры физической органической химии СПбГУ Алексея Дубовцева, самое важное в исследовании — это именно использование золотого катализатора, прикрепленного к полимеру.

«Это как одеть супергероя в надежный и многофункциональный костюм: катализатор на полимере можно легко отфильтровать после реакции — так супергерой может быстро покинуть место действия; его можно применять снова и снова, подобно тому, как супергерой возвращается к новым подвигам. Кроме того, такой катализатор производит меньше отходов и загрязнений, защищая окружающую среду, словно супергерой. Он также всегда готов к действию и отлично подходит для непрерывных процессов», — пояснил Алексей Дубовцев.

Ученые СПбГУ использовали комплекс золота, прикрепленный к полистирольному полимеру. Полученный золотой полимер удалось легко отделить от реакционной смеси и успешно использовать повторно. При этом для реакции потребовался всего 1 % катализатора, что делает процесс экономически выгодным и гораздо более экологичным. Важно отметить, что реакция протекала при низких температурах, что дополнительно подчеркивает эффективность и экологичность метода.

Исследование петербургских ученых показывает, как инновационные подходы в катализе могут превратить инертное золото в настоящего супергероя химии, способного творить чудеса на молекулярном уровне. Благодаря этому открытию золото может стать ключевым элементом в создании новых материалов и лекарств, которые изменят нашу жизнь к лучшему. Как отмечают исследователи, разработка новых каталитических систем имеет большое значение для развития отечественной промышленности полимеров и обеспечения технологической независимости страны в этой критически важной области. Создание эффективных катализаторов открывает путь к производству инновационных полимерных материалов с полезными свойствами, что может революционизировать многие отрасли промышленности — от автомобилестроения до медицины.

Результаты исследования опубликованы в научном журнале первого квартиля Advances Synthesis & Catalysis.

Изображение сгенерировано нейросетью Kandinsky