13.12.2022

Российские ученые нашли способ повысить эффективность катализаторов

В последние годы активно ведутся разработки новых органических катализаторов: веществ, способных резко ускорять скорость химической реакции. В отличие от катализаторов неорганических, они безопасны для окружающей среды и стабильны, поэтому могут использоваться повторно после извлечения. Такие катализаторы в частности широко применяются при производстве полимерных материалов и лекарственных средств.

Органические соединения способны выступать в роли ускоряющих химические реакции веществ благодаря легко отдающим электроны и вступающим в химические реакции элементам. Среди них наиболее сильными каталитическими свойствами считались галогенсодержащие вещества. Менее сильными - вещества соседней группы по периодической таблице Менделеева - халькогены. Это сера, селен и теллур. Также аналогичными свойствами обладают и пниктогены - фосфор, мышьяк и сурьма. Однако при этом достоверно не было известно, какая группа катализаторов наиболее эффективна.

Этот вопрос был решен в ходе исследования, проведенного учеными Санкт-Петербургского государственного университета. Оказалось, что наибольшим потенциалом в роли катализатора обладают соединения галогенов, а наименьшим — соединения пниктогенов.

Но самое интересное, что если окружить молекулы катализатора особым образом подобранными веществами, то их сила может меняться. Например, ароматические кольца из атомов углерода — простые и доступные для присоединения химические группы перераспределяют заряд на поверхности молекулы. В результате атомы в ходе химической реакции значительно повышают эффективность взаимодействия с нужными компонентами, образовывая стабильные переходные комплексы и значительно ускоряют ее скорость.

По словам руководителя научной группы Дмитрия Болотина, перед учеными теперь стоит задача разработки наиболее эффективных и мощных органических катализаторов, способных упростить синтез биологически активных веществ.