Новости химической науки > Восстанавливаешь имины? Готовь чайную кружку!

Подчерпнув вдохновения у Матушки-Природы, ученые из Университета Нового Южного Уэльса разработали новый способ проведения химического восстановления – промышленного процесса, использующегося для производства топлива и химических веществ, жизненно необходимых для современного общества.

Их подход, основанный на каталитической реакции, имеет большие преимущества, поскольку здесь применяются дешевые, возобновляемые реагенты, и он хорошо работает при комнатной температуре и без создания инертной атмосферы. Это восстановление можно даже без проблем провести в чайной чашке.

Результаты исследования, выполненного группой ученых под руководством Стефана Колбрана (Stephen Colbran) из химической школы Университета Нового Южного Уэльса, были опубликованы как тема номера Angewandte Chemie.

Рисунок из Angew. Chem. Int. Ed., 2013, DOI: 10.1002/anie.201210086

Катализатор, который разработали исследователи, имитирует активность встречающегося в природе фермента, катализирующего восстановление, такого, как например, алкогольдегидрогеназа дрожжевых грибков, который участвует в процессе спиртового брожения. Как сообщает Колбран, промышленные химические процессы восстановления поддерживают человеческое существование, но являются неэффективными, поскольку необратимо расходуют реагенты, которые создаются за счет чрезвычайно высоких затрат энергии. Колбран выражает надежду, что их биомиметическая модель сможет найти широкое применение в процессах химического восстановления.

Процесс восстановления включает в себя введение дополнительных электронов к веществу и представляет собой основу для создания многих видов энергетически емких соединений, включая углеводы, которые растения вырабатывают в процессе фотосинтеза. В промышленности в процессе производства фармацевтических препаратов, агрохимикатов и аммиака для удобрения, как восстановительные агенты применяются молекулярный водород и реакционноспособные вещества, как, например, боргидрид натрия.

Колбран подчеркивает, что производство восстановителей – доноров водорода, является энергетически дорогостоящим, приводит к высвобождению диоксида углерода и их сложно хранить и работать с ними. Поэтому ученые решили подсмотреть у природы, как она справляется с этими задачами.

Чтобы создать новый катализатор на основе биотехнологии, ученые из группы Колбрана объединили родийсодержащий комплекс с дигидропиридином Ганча (Hantzsch dihydropyridine) – органическим донором гидрид-иона, который близок по строению амидам никотиновой кислоты – восстановителям биологического происхождения. Исследователи протестировали катализатор на простом процессе – восстановлении иминов – и были удивлены, обнаружив, что он работает без создания специальных условий с более чем 90%-ной эффективностью в большинстве случаев.

Ради забавы Колбран даже протестировал работу новой системы восстановления в чайной чашке. Этот эксперимент выявил важный момент – каталитическая система очень проста в применении. Следующая цель ученых – попытаться увеличить эффективность конверсии диоксида углерода – газа, вызывающий парниковый эффект – в возобновляемое топливо, метанол.

Источник: Angew. Chem. Int. Ed., 2013, DOI: 10.1002/anie.201210086

метки статьи: #кинетика и катализ, #неорганическая химия, #органическая химия, #органический синтез, #элементоорганическая химия