В СПбГУ создали фотокатализаторы на основе платины для синтеза важных полимеров
Синтез соединений платины, которые под действием зеленого света катализируют реакции получения полезных мономеров, первыми осуществили химики Санкт-Петербургского государственного университета (СПбГУ), 27 ноября сообщает пресс-служба вуза.
Разработанные учеными СПбГУ комплексы могут стать основой при разработке новых технологий экологически чистого синтеза важных полимеров и лекарств.
Ученые по всему миру уже давно изучают возможности использования световой энергии, являющейся возобновляемой, в отличие от газа или нефти. При этом для запуска химических реакций под воздействием света используются фотокатализаторы. Они инициируют реакции без нагрева или высокого давления.
Поэтому химические реакции с такими катализаторами идут в щадящих условиях, позволяя использовать и получать легко разлагающиеся вещества. Также процесс синтеза в этом случае более безопасен и дешев, что делает производство важных для жизни полимеров и лекарств доступнее и эффективнее.
Однако создание новых фотокатализаторов является сложной задачей, так как такое вещество должно не только поглощать свет, но и эффективно использовать поглощенную энергию для инициирования нужных химических реакций. В настоящее время еще не созданы универсальные методы проектирования молекул таких веществ, тем не менее коллектив исследователей из СПбГУ сделал важный шаг в этом направлении.
Они предложили использовать металлоорганические соединения платины, одновременно выполняющие в одном каталитическом цикле функции и фотосенсибилизаторов, и металлокомплексных катализаторов, улавливая свет и ускоряя химические реакции в одном химическом процессе.
Эффективность разработанных химиками СПбГУ катализаторов они продемонстрировали на примере получения функционализированных винилов гидросилилированием алкинов. Эти винилы являются основой для создания разных полезных полимеров. Новые платиновые соединения при их освещении очень быстро и эффективно инициируют реакцию синтеза, превращающую исходные вещества в нужные продукты.
При этом, отмечают исследователи, эффективность новых катализаторов остается высокой и в очень малых дозах: даже в концентрации в 1000 раз меньшей, чем у реагентов, они способствуют их полному преобразованию в конечные продукты.
Ведущий исследователь проекта, доцент кафедры физической органической химии СПбГУ Михаил Кинжалов пояснил:
«Уникальность наших фотокатализаторов проявляется в их модульной структуре. Замена модулей позволяет адаптировать характеристики катализаторов под конкретные задачи. Например, введение аминогруппы в циклический скелет значительно повышает эффективность платиновых соединений, позволяя им работать даже при воздействии мягкого зеленого излучения».
Для активации фотокатализаторов традиционно использование синего света, имеющего наибольшую энергию излучения в видимом диапазоне. Но при этом существует возможность, что высокая энергия синего света может привести или к разрушению продуктов реакции, или к их нежелательным побочным превращениям, приводя к формированию побочных продуктов.
Активация же зеленым светом, обладающим меньшей энергией, позволяет избежать этих опасностей, приводя к образованию единственного заданного продукта.
«До сих пор было мало примеров веществ, которые могли бы работать как катализаторы под мягким зеленым светом, и среди них еще не было соединений платины. Благодаря нашей работе такие вещества получены, и они могут сильно улучшить производство важных материалов, используемых в медицине, авиации и машиностроении», — подчеркнула исследователь проекта, аспирант кафедры физической органической химии СПбГУ Мария Кашина.
Результаты исследования команда представила в статье «Фотокатализ гидросилилирования зеленым светом платина (II) металл-N-гетероциклическими карбеновыми комплексами (Green-Light Hydrosilylation Photocatalysis with Platinum (II)Metalla-N-Heterocyclic Carbene Complexes), опубликованной в Chemistry: A European Journal.
