Ученые повысили активность катализаторов на базе фосфора, мышьяка и сурьмы

Российские химики изучили свойства и структуру разных типов катализаторов, ускоряющих органические реакции, и разработали подход, позволяющий резко повысить низкую активность подобных веществ на базе фосфора, мышьяка и сурьмы, сообщила в пятницу пресс-служба Российского научного фонда (РНФ). 

«За последние десять лет уже сменилось несколько поколений органических катализаторов. Наша работа не только впервые позволила сравнить активность различных органокатализаторов последнего поколения, но и помогла обнаружить важные факторы, позволяющие еще больше увеличить их активность», — заявил профессор СпбГУ Дмитрий Болотин, чьи слова приводит пресс-служба РНФ. 

В своей новой работе Болотин и его коллеги заинтересовались, можно ли использовать для разработки катализаторов и другие соединения углеводородов с различными неметаллическими элементами периодической таблицы Менделеева. Руководствуясь этой идеей, исследователи просчитали свойства трех вариаций катализаторов, построенных на базе элементов из групп серы, фтора и азота. 

Проведенные ими расчеты показали, что в самых простых формах наибольшей активностью обладали органические молекулы, содержащие атомы йода и других элементов группы фтора, а также катализаторы на базе халькогенов, элементов из группы серы. С другой стороны, соединения фосфора, сурьмы и мышьяка, элементов из группы азота, уступали «конкурентам» в каталитической активности. 

Эти различия, как выяснили профессор Болотин и его коллеги, были связаны с тем, что атомы из разных групп таблицы Менделеева обладали разным поверхностным зарядом, что влияло на их способность имитировать металлы из классических катализаторов. Руководствуясь этой идеей, исследователи модифицировали молекулы, содержащие фосфор, сурьму и мышьяк, таким образом, что поверхностный заряд атомов этих элементов заметно повысился. 

В ближайшее время российские химики планируют дополнительно изменить структуру этих катализаторов таким образом, что они начнут избирательно взаимодействовать с молекулами, «закрученными» только в правую или левую сторону. Это значительно упростит и удешевит синтез многих лекарств и биологически активных соединений, подытожили Болотин и его коллеги. 

Согласно целям национального проекта «Наука и университеты», Россия должна войти в пятерку стран, ведущих разработки в приоритетных областях. Нацпроекты, инициированные президентом РФ Владимиром Путиным, стартовали в 2019 году.