Тиоловая химия без запаха
Тиолы, или меркаптаны, – особый класс органических соединений, имеющих в своем составе серосодержащую функциональную группу, RSH. В настоящее время различные соединения серы активно используются в создании новых материалов в фотонике, оптике, фармацевтической промышленности, органической химии и нанотехнологиях. Группа учёных из лаборатории чл.-корреспондента РАН Валентина Ананикова Института органической химии им.Н. Д. Зелинского РАН разработала каталитическую систему Pd/NHC, позволяющую оптимизировать процесс выделения этих соединений из нефти и их дальнейшего использования.
Производные серы – самые доступные ископаемые источники функциональных молекул в природе. Дело в том, что серосодержащие соединения находятся в качестве примесей в «чёрном золоте», и их доля весьма велика. Но до сих пор нет эффективных способов выделения серных соединений из сырой нефти, вследствие чего нефтяная промышленность ежегодно теряет миллионы тонн ценных соединений, переводя их в молекулярную серу.
Важно отметить, что человек обладает особой чувствительностью к тиолам. Маленькие молекулы тиолов имеют чрезвычайно неприятный запах, который легко распознается даже в очень небольшой концентрации (1-5 частиц на миллиард).
Учёные под руководством Валентина Ананикова разработали уникальный палладиевый катализатор. Комплекс палладия с N-гетероциклическим карбеновым лигандом (Pd/NHC) ускорил химические превращения тиолов в виниловые мономеры, полезные компоненты нового поколения полимерных материалов. Даже весьма сложные в обращении низкомолекулярные тиолы EtSH и PrSH удалось вовлечь в реакцию, и они показали отличный результат. Статья с описанием исследование опубликована в журнале ACS Catalysis Американского химического общества.
Правильный катализатор позволят собрать урожай даже из молекул тиолов
Разработанная авторами методика основана на использовании атом-экономичного подхода, который гарантирует высокую эффективность и отвечает экологическим требованиям. Это означает, что чистый продукт может быть получен непосредственно после завершения реакции и отделения катализатора.
Механистические исследования выявили ключевую роль “ядерности” комплексов переходных металлов в каталитическом цикле.
В то время как биметаллический комплекс палладия реагировал медленно, монометаллический палладиевый комплекс обеспечил быструю и селективную реакцию. Полученные результаты связаны с проблемой эволюции катализатора и явлением зарождения наночастиц по ходу каталитической реакции.
Простые молекулы в непростой серной химии
В созданной авторами каталитической системе, при реакции с алкинами, тиолы эффективно преобразуются в виниловые тиоэфиры — стабильные мономеры, с которыми легко работать, и что не менее важно, не имеющими неприятного запаха.
Как и во многих других случаях, из этого примера следует логичный вывод: правильный катализатор превращает даже неприятные химические вещества в ценные продукты.
Текст и иллюстрации предоставлены лабораторией В.П. Ананикова
«Наука и технологии России — STRF.ru», 13 ноября 2015 г.