Новости химической науки > Железный катализатор для «зеленого» гидрирования

Международная группа исследователей сообщает о разработке нового экологически чистого и безопасного метода осуществления одного из наиболее важных промышленных процессов, лежащих в основе синтеза практически полезных органических соединений фармацевтического и иного назначения.

Наиболее частым выбором катализатора гидрирования являются металлы платиновой группы – их каталитическая активность в процессах присоединения водорода к кратным связям очень велика. Однако эти металлы очень дороги, отличаются небольшим содержанием в земной коре, а также токсичны. Совместный проект, предпринятый исследователями из Канады и Японии демонстрирует, что катализаторы на основе железа, закрепленные на полимерной подложке, демонстрируют отличную производительность в качестве катализаторов гидрирования, позволяя присоединять водород в самом экологически безопасном растворителе – воде.

Рисунок из Green Chem., 2013, DOI: 10.1039/c3gc40789f

Железо представляет второй по распространенности в земной коре металл (после алюминия), и его токсичность гораздо ниже, чем у металлов платиновой группы, тем не менее применение железа для создания промышленных катализаторов ограничивается высокой окисляемостью железа в присутствии кислорода и влаги воздуха.

Руководитель проекта, Одри Мурс (Audrey Moores) из австралийского университета МакГилл отмечает, что ржавление приводит к тому, что наночастицы железа теряют свою каталитическую активность, однако исследователям удалось решить вопросы, связанные с этими недостатками железа и заставить железо проявлять каталитическую активность в воде. Амфифильные полимеры, разработанные коллегой Мурс, Ясухиро Уозуми (Yasuhiro Uozumi) защищают железные катализаторы от дезактивации водой, позволяя при этом реагентам подходить к активным центрам катализатора.

Преодолев немало трудностей в синтезе новых функциональных материалов, включая использования токсичного пентакарбонилжелеза, исследователи показали, что их катализатор достаточно надежен и демонстрирует устойчивую производительность в водной среде, что позволяет его рассматривать в качестве конкурента металлов платиновой группы.

Исследователи продемонстрировали, что новый катализатор может применяться в реакторе поточного типа, при этом его утечка минимальна – это обстоятельство позволяет применять новую систему для непрерывного гидрирования граммовых количеств субстратов.

Как отмечает Цзяньлянь Сяо (Jianliang Xiao), специалист по каталитическим системам из Университета Ливерпуля, каталитическая активность новой системы все еще невелика, но результаты исследования наглядно демонстрируют возможность практической реализации идей «зеленой химии» – атомно-экономичное восстановления в потоке с помощью дешевого и безопасного катализатора на основе железа.

Мурс отмечает, что в перспективе исследователи планируют сосредоточить свои усилия на изучении защитного механизма полимера, а также разработке катализаторов для других процессов, имеющих значение для промышленного органического синтеза.

Источник: Green Chem., 2013, DOI: 10.1039/c3gc40789f

метки статьи: #кинетика и катализ, #нанотехнологии, #новые материалы, #органическая химия, #химическая технология, #химия полимеров