Результаты исследований сотрудников ИОХ РАН отмечены на обложке высокорейтингового журнала Американского химического общества
Одним из направлений современной органической химии становится концепция перехода от традиционных процессов нефтехимического синтеза к процессам, реализуемым согласно принципам зеленой химии с использованием возобновляемого сырья и биодоступных соединений. К числу основных процессов переработки биодоступных сырья относятся реакции гидрирования. Как правило, в промышленности используется гидрирование на гетерогенных катализаторах. Однако для реализации процесса зачастую требуются повышенные давление и температура, что ведет к инициированию побочных реакций и, как следствие, снижению селективности по целевому продукту. На сегодняшний день практически не существует гетерогенно-каталитических систем для проведения селективного гидрирования в мягких условиях. Таким образом, ключевым моментов в разработке современных «зеленых» процессов переработки биосырья является создание нового поколения высокоактивных и селективных гетерогенных катализаторов.
Исследователями из лаборатории № 14 ИОХ РАН при поддержке гранта РНФ №17-73-20282 разработана уникальная каталитическая система на основе кластеров платины, нанесенных на смешанный церий-циркониевый оксид, для проведения реакций селективного гидрирования различных органических соединений в мягких условиях. Уникальной особенностью полученной системы Pt/CeO2-ZrO2 является ее способность активировать водород уже при отрицательных температурах. С использованием полученного катализатора удалось реализовать синтез 2,5-бис(гидроксиметил)фурана – мономера для нового поколения термопластичных полимеров — путем селективного гидрирования биодоступной молекулы 5-гидроксиметилфурфурола при комнатной температуре и атмосферном давлении с выходом 95% и 100% селективностью. Важным фундаментальным результатом работы явилось создание каталитических систем с содержанием благородного металла (Pt)<1% масс., что делает их наиболее перспективными системами для внедрения в технологию существующих промышленных процессов селективного гидрирования. Предложенный подход является ярким примером реализации процессов современного органического синтеза в рамках стратегии «зеленой» химии, который позволяет, с одной стороны, вовлекать и эффективно перерабатывать биодоступное возобновляемое сырье с получением ценных продуктов и материалов, а с другой – проводить процесс более выгодно с точки зрения как экологии, так и экономики, т.е. в обычных условиях, без дополнительных энергетических затрат и, при этом, с нулевым воздействием на окружающую среду.
Результаты полученных исследований были помещены на обложку высокорейтингового журнала ACS Sustainable Chemistry & Engineering.
Источник:
K. Vikanova, E. Redina, G. Kapustin, M. Chernova, O. Tkachenko, V. Nissenbaum, L. Kustov Advanced Room-Temperature Synthesis of 2,5-Bis(Hydroxymethyl)Furan — A Monomer for Biopolymers — from 5-Hydroxymethylfurfural ACS Sustainable Chem. Eng. 2021, 9, 1161–1171. DOI: 10.1021/acssuschemeng.0c06560.