Science: Найден святой грааль для каталитической активации алканов

Новый метод активации алканов, разработанный исследователями из Университета Хоккайдо, Япония, позволяет химикам легче превращать эти соединения в ценные продукты. Это открытие может быть полезно для производства лекарств и новейших материалов.

Алканы — основа ископаемого топлива. Также из них производят различные химические вещества и материалы: пластмассы, растворители, смазочные материалы.

Из-за прочных связей между атомами углерода алканы инертны, что затрудняет их использование. Чтобы решить эту проблему, учёные сосредоточились на циклопропанах — особом типе алканов с кольцевой структурой. Они более реакционноспособны, чем другие алканы.

При крекинге длинноцепочечных алканов образуется смесь молекул, что затрудняет получение нужных продуктов. Это происходит из-за иона карбония — промежуточного продукта реакции. У него пять связей у атома углерода вместо трёх, как обычно бывает у карбокатиона. Из-за этого ион очень активен, и контролировать его сложно.

Исследовательская группа нашла решение проблемы с помощью класса ограниченных хиральных кислот Бронстеда — имидодифосфоримидатов (IDPi). Это очень сильные кислоты, которые могут отдавать протоны для активации циклопропана и способствовать его расщеплению.

Благодаря способности отдавать протоны в ограниченном активном участке, можно лучше контролировать механизм реакции и эффективнее получать ценные продукты.

С помощью особого класса кислот мы создали контролируемую среду, в которой циклопропаны распадаются на алкены. При этом атомы в получаемых молекулах располагаются точно в нужных местах, — рассказывает профессор Бенджамин Лист, который руководил исследованием вместе с доцентом Нобуей Цудзи из Института дизайна химических реакций и открытий при Университете Хоккайдо.

Такая точность (стереоселективность) важна в фармацевтике: от формы молекулы зависит, как она работает.

Этот метод успешен, потому что катализатор стабилизирует переходные структуры, которые образуются в ходе реакции. Это позволяет получить нужные продукты и минимизировать нежелательные побочные продукты.

Исследователи улучшали структуру катализатора, чтобы оптимизировать подход. Доцент Нобуя Цудзи, второй автор исследования, объясняет:

Мы внесли изменения в некоторые части катализатора и получили больше нужных продуктов с нужными формами молекул.

С помощью компьютерного моделирования исследователи увидели, как кислота взаимодействует с циклопропаном и направляет реакцию к нужному результату.

Исследователи проверили свой метод на разных соединениях и доказали его эффективность. Он позволяет преобразовывать не только определённый тип циклопропанов, но и более сложные молекулы в ценные продукты.

Этот подход делает химические реакции более эффективными и открывает новые возможности для создания ценных химических веществ из углеводородов. Возможность контролировать расположение атомов в конечных продуктах позволит создавать целевые химические вещества для различных целей: от фармацевтики до производства современных материалов.

Результаты опубликованы в издании Science.

10.10.2024


Подписаться в Telegram



Хайтек

В ТПУ создали многоразовые накопители водорода из отечественного сырья
В ТПУ создали многоразовые накопители водорода из отечественного сырья

Более дешевые металлогидридные накопители водо...

Новый подход к производству цифрового света решает проблемы 3D-печати
Новый подход к производству цифрового света решает проблемы 3D-печати

Новый метод производства цифрового света для&n...

AEM: Гибридный полупроводник позволит лучше понять спинтронику
AEM: Гибридный полупроводник позволит лучше понять спинтронику

Электроны вращаются без электрического за...

Томские ученые представили цифровое решение для оптимизации НПЗ
Томские ученые представили цифровое решение для оптимизации НПЗ

Новый программный комплекс представили ученые ...

В НГУ разработали первые фильтры для технологии связи 6G
В НГУ разработали первые фильтры для технологии связи 6G

Уникальные фильтры для импульсной терагер...

Ученые КФУ выяснили, как дефекты в полупроводниках влияют на свет
Ученые КФУ выяснили, как дефекты в полупроводниках влияют на свет

Физическая модель, которая описывает взаимодей...

Новый метод синтеза лекарств открыли российские химики
Новый метод синтеза лекарств открыли российские химики

Новый метод синтеза производных пирролизидина ...

Advanced Materials: Созданы волокна в одежду для питания смартфона от тепла тела
Advanced Materials: Созданы волокна в одежду для питания смартфона от тепла тела

Термоэлектрический материал, который можно исп...

В Томском университете создали интегральные схемы для российских РЛС
В Томском университете создали интегральные схемы для российских РЛС

Первый российский комплект интегральных схем д...

Поиск на сайте

Знатоки клуба инноваций


ТОП - Новости мира, инновации

Новое средство против супербактерий разработали в Подмосковье
Новое средство против супербактерий разработали в Подмосковье
Palaeontology: Птицу ужаса, останки которой нашли в Южной Америке, съел кайман
Palaeontology: Птицу ужаса, останки которой нашли в Южной Америке, съел кайман
Созданная в МГУ ИИ-система для прогнозирования доз инсулина требует доработки
Созданная в МГУ ИИ-система для прогнозирования доз инсулина требует доработки
На Урале предложили высаживать коноплю для поглощения углекислого газа
На Урале предложили высаживать коноплю для поглощения углекислого газа
Открыта связь депрессии с нарушением формирования функциональной сети мозга
Открыта связь депрессии с нарушением формирования функциональной сети мозга
Nature Chemistry: Протоклетки помогут биохимикам понять, как зародилась жизнь
Nature Chemistry: Протоклетки помогут биохимикам понять, как зародилась жизнь
В Воронеже разработали новый метод извлечения коллагена из кожи пресноводных рыб
В Воронеже разработали новый метод извлечения коллагена из кожи пресноводных рыб
В ТПУ создали многоразовые накопители водорода из отечественного сырья
В ТПУ создали многоразовые накопители водорода из отечественного сырья
Новый подход к производству цифрового света решает проблемы 3D-печати
Новый подход к производству цифрового света решает проблемы 3D-печати
В МФТИ создают новую систему медицинской реабилитации
В МФТИ создают новую систему медицинской реабилитации
Простой анализ крови поможет предотвратить преэклампсию у рожениц
Простой анализ крови поможет предотвратить преэклампсию у рожениц
NC: Ученые ищут способ понять, как клетки чувствуют и реагируют на воздействие
NC: Ученые ищут способ понять, как клетки чувствуют и реагируют на воздействие
Cancer: Аэробные упражнения рассеивают туман в мозге, вызванный химиотерапией
Cancer: Аэробные упражнения рассеивают туман в мозге, вызванный химиотерапией
The Lancet Planetary Health: Жара влияет на физическое развитие младенцев
The Lancet Planetary Health: Жара влияет на физическое развитие младенцев
Искусственный «нос» может учуять испорченные фрукты и испорченное мясо
Искусственный «нос» может учуять испорченные фрукты и испорченное мясо

Новости компаний, релизы

Международные эксперты оценили разработанную для нижегородского завода технологию
На старт! Внимание! MITEX!
Фестиваль научных театров «Наука всем!» прошёл в Санкт-Петербурге
Всероссийский исторический кроссворд собрал 15 тысяч участников
«Вертолеты России» представили на саммите БРИКС Ми-171А3 AURUS, Ми-38 и модернизированный Ансат