Российские ученые выявили, что смесь органических солей иодония и серебра понижает их общую каталитическую активность, то есть способность ускорять химические реакции, но такой гибридный катализатор является более устойчивым, чем соответствующие органические катализаторы, если металл отсутствует. Это препятствует разложению такого органокатализатора, увеличивает срок его службы и, как следствие, снижает затраты на проведение реакций с ним. Исследование опубликовано в журнале ChemPlusChem.
Органокатализаторы — это органические вещества, состоящие из углерода, водорода и других элементов неметаллов, которые используются в химии (как правило, в органической) для ускорения химических реакций. Эти вещества более безопасны и менее токсичны, чем традиционные катализаторы на основе металлов, а также они не требуют дополнительных затрат на утилизацию, так как их можно выделить из реакционной смеси в неизменном виде и использовать повторно. Также катализаторы имеют низкую чувствительность к воздуху и влаге, что существенно снижает затраты времени на подготовку условий реакции и сильно упрощает проведение химического эксперимента.
Один из наиболее перспективных типов таких органокализаторов основан на солях иодония, которые эффективно ускоряют большое количество химических превращений за счет необычного типа связывания реагирующих молекул с областью положительного заряда на атоме иода, известной как сигма-дырка. Эти комплексы могут использоваться в различных реакциях, например в окислительных перегруппировках атомов в молекулах или полимеризации, то есть соединении небольших молекул в длинные цепочки. Соли иодония также используются для создания новых типов материалов, таких как металлоорганические каркасы — структуры, состоящие из органических молекул, связанных с атомами металлов.
Ученые из Санкт-Петербургского государственного университета выявили, что добавление металла к органическому катализатору приводит к увеличению устойчивости таких катализаторов в реакциях. Авторы провели эксперимент на модели солей иодония и серебра и показали, что, хотя иодоний и серебро оба являются положительно заряженными частицами и должны отталкиваться друг от друга, их взаимодействие в растворе возможно и оно приводит к сложным обратимым превращениям, снижающим общую каталитическую активность частиц. Это поможет увеличить износостойкость органических катализаторов и существенно снизить затраты на их использование. Также наблюдение поможет при создании новых типов каталитически активных веществ.
«Мы показали, что изучаемые нами органокатализаторы нового поколения способны связываться с металлом. Это может быть специальная добавка металла или примесь в химическом реакторе. Такое взаимодействие существенно влияет на общую каталитическую активность смеси. Полученные результаты указывают на то, что взаимодействие органического катализатора с металлом помогает предотвратить разложение органокализаторов в ходе реакции. Этот фактор необходимо учитывать при проектировании химических реакторов», — рассказывает руководитель проекта Михаил Ильин, ассистент кафедры органической химии Санкт-Петербургского государственного университета.
Материал подготовлен при финансовой поддержке Минобрнауки России в рамках федерального проекта «Популяризация науки и технологий».
Подписывайтесь на InScience.News в социальных сетях: ВКонтакте, Telegram, Одноклассники.
