Химики из Института физической химии и электрохимии им. А.Н. Фрумкина РАН и Института общей и неорганической химии им. H.С. Курнакова РАН на основе широко известных красителей получили новые фотокатализаторы, которые оказались в 100 раз эффективнее ранее известных аналогов.
Схема получения новых фотокатализаторов
© ИОНХ РАН
На основе порфиринов, относящихся к классу тетрапиррольных красителей, ученым удалось получить новые эффективные фотокатализаторы – вещества, ускоряющие химические реакции под действием света. Направленная модификация молекулы порфирина позволила повысить эффективность окисления сульфидов (органических соединений, содержащих атом серы), что имеет важное значение в органическом синтезе. Авторы ожидают, что полученные соединения станут основой для разработки новых каталитических материалов, повышающих эффективность синтеза лекарственных препаратов.
Уникальность выполненных исследований заключается в том, что такая модификация молекулы порфирина позволила получить соединения, которые оказались в 100 раз эффективнее, чем ранее известные фотокатализаторы.
«Увеличение активности катализатора, которого удалось достичь, позволяет существенно уменьшить использование фотоактивного вещества. Этот результат важен как с точки зрения оптимизации затрат на проведение синтеза, так и с позиции уменьшения экологического следа. В целом, катализ и особенно фотокатализ являются методами синтеза, наиболее полно отвечающими современным вызовам в области экологии, зеленой химии и устойчивого развития», — отмечает кандидат химических наук Кирилл Бирин, ведущий научный сотрудник ИФХЭ РАН.
Порфирины и их аналоги широко распространены в живой природе и выполняют ряд важных биологических функций, например, таких как фотосинтез и перенос кислорода кровью человека. В то же время природные порфирины – это достаточно сложные органические соединения, что определяет их высокую стоимость. Напротив, использование синтетических аналогов порфиринов и новых методов их модификации позволило ученым получить новые типы этих соединений и одновременно улучшить их характеристики.
«С целью подтверждения дальнейших перспектив таких каталитических процессов молодежный коллектив исследователей осуществил разработку методов синтеза широкого круга новых фотокатализаторов – порфиринов, содержащих дополнительные гетероциклические фрагменты. Нам удалось существенно упростить их получение, — уточняет академик Ю.Г. Горбунова, главный научный сотрудник ИОНХ РАН. – Катализ является одним из значимых подразделов физической химии. В настоящее время наблюдается возрастающий интерес к использованию альтернативных источников энергии, и фотокатализ в перспективе может позволить использовать энергию солнечного света для активации самых разнообразных химических реакций».
В дальнейшем авторы планируют продолжить начатые исследования в области использования порфиринов для органического фотокатализа и, в частности, их применения для синтеза лекарственных препаратов.
Работа поддержана Министерством науки и высшего образования Российской Федерации.
Статья опубликована в журнале Journal of Catalysis
Информация взята с портала «Научная Россия» (https://scientificrussia.ru/)
