Ученые из России создали органические серосодержащие соединения, которые можно использовать в качестве менее токсичной и более стабильной замены для катализаторов на базе металлов или металлоидов. Об этом в понедельник сообщила пресс-служба Российского научного фонда (РНФ).
«Мы были сосредоточены на том, чтобы заставить неметаллы вести себя как металлы. Такое расширение представлений о реакционной способности элементов периодической таблицы в будущем позволит отказаться от использования токсичных соединений и полностью перейти к широкому спектру экологически безопасных катализаторов», — заявил доцент Санкт-Петербургского государственного университета Дмитрий Болотин, чьи слова приводит пресс-служба РНФ.
За последние два столетия химики разработали множество катализаторов. Эти вещества ускоряют химические реакции и позволяют проводить их с минимальными затратами энергии. Большинство существующих катализаторов — соединения различных металлов, в том числе редкоземельных и благородных элементов: золота, платины, палладия или родия.
Высокая стоимость таких катализаторов, а также токсичность многих соединений металлов, заставляют ученых искать альтернативные подходы для ускорения реакций. Российские исследователи выяснили, что для решения этих задач подходят соединения ароматических углеводородов и серы или селена.
Химики обнаружили, что атомы элементов шестой группы периодической системы Менделеева начинают вести себя как металлы, если их определенным образом соединить с тремя кольцами ароматических углеводородов. В результате в молекуле возникнет так называемая «сигма-дыра», область с частично положительным зарядом, чье появление будет заставлять атом серы или селена вести себя как ион металла.
Опираясь на эту идею, команда синтезировала несколько прототипов катализаторов, способных ускорять реакции по «склеиванию» нескольких органических молекул в ароматические кольца, содержащие в себе большое число атомов азота. Как правило, для производства похожих веществ сейчас используют катализаторы на базе меди и других металлов, чьи соединения опасны для природы и здоровья человека.
Опыты показали, что созданные российскими учеными соединения серы и селена были способны примерно на порядок ускорять такие химические реакции, причем селен несколько превосходил серу в данном отношении. С другой стороны, соединения серы оказались менее токсичными, чем их селеновые аналоги. По этой причине сера становится более интересным кандидатом на роль основы для «зеленых» катализаторов.
Высокий уровень активности созданных соединений серы, как надеются исследователи, привлечет внимание производителей фармацевтической продукции и позволит им сделать производство лекарств одновременно более дешевым, безопасным и экологичным.