Российские учёные из Института органической химии имени Н.Д. Зелинского РАН и Института катализа имени Г.К. Борескова СО РАН разработали катализатор с уникальной «обращённой» структурой, который позволяет получать первичные амины — ключевые компоненты лекарств, полимеров и красителей — при комнатной температуре и атмосферном давлении. Ранее их синтез требовал сильного нагрева, высокого давления и токсичных растворителей. Результаты исследования, поддержанного грантом РНФ, опубликованы в журнале ACS Catalysis.
Новинка — наночастицы палладия на оксиде титана, модифицированные оксидом хрома. В отличие от классических катализаторов, где активный металл просто наносят на подложку, здесь оксид хрома избирательно нанесли прямо на наночастицы палладия, создав «перевёрнутую» структуру. Это усилило связывание водорода с палладием и образование активного гидрида палладия, что критически важно для реакции гидрирования нитрилов в амины.
Эксперименты показали, что катализатор с содержанием всего 0,18% хрома в 30 раз быстрее проводит реакцию, чем образец без модификатора, и в 5 раз избирательнее аналогов, позволяя синтезировать целевые амины со 100% чистотой — без примесей. Ранее такие показатели были недостижимы при мягких условиях. Это упрощает и удешевляет технологию получения первичных аминов, которые используются при создании антибиотиков, антидепрессантов, полимеров, красок и пестицидов.
Авторы планируют применить разработанные подходы к получению других катализаторов с обращённой структурой и оценить влияние природы модификатора на их свойства. Как отметила руководитель проекта Елена Редина, создание новых катализаторов невозможно без понимания механизмов процессов как на стадии синтеза системы, так и при проведении реакции. Детальный анализ структуры и физико-химических свойств — то, что двигает вперёд научные исследования в этой области.
Фото: Руководитель проекта, поддержанного грантом РНФ, к.х.н., с.н.с. Елена Редина в лаборатории. Источник: Елена Редина / Институт органической химии имени Н.Д. Зелинского РАН.
