Химики РУДН улучшили палладиевые катализаторы с помощью панцирей крабов
Катализаторы на основе палладия используют для ускорения реакций кросс-сочетания — в них два фрагмента связываются через атомы углерода. Около 17% всех реакций в медицинской химии составляют кросс-сочетания с применением палладиевых катализаторов. Однако большинство палладиевых катализаторов нельзя использовать повторно. Химики РУДН предложили новый тип катализаторов с палладием на основе биополимера хитина, которые можно использовать более 10 раз.
Хитин получают из панцирей и экзоскелетов членистоногих, в первую очередь — морских обитателей. Большинство его производных плохо поддаются модификации, но химикам РУДН удалось синтезировать подходящие для задач органической химии производные хитина. Для этого хитиновый порошок из панцирей крабов смешали с водой и органическими соединениями с азидными группами (N3) и подвергли ультразвуковому воздействию. Через 20 минут из смеси получился полимер, в котором 40% фрагментов соединялись с азидными группами. На следующем этапе полимер «достроили» с помощью эфиров аминокислот. На месте каждой азидной группы появилось кольцо из трех атомов азота и двух атомов углерода. В растворе метанола полученное вещество смешали с палладиевым катализатором, этот раствор затем добавляли в раствор хитинового производного — по одной-две капли в несколько минут. В результате удалось синтезировать наночастицы катализатора диаметром от 20 до 110 нанометров.
Каталитическую активность наночастиц катализатора химики РУДН проверили на реакции кросс-сочетания, в которой соединяются фрагменты веществ двух классов, — арилгалогенидов и алкинов. Ее провели при температуре 70℃ в разных растворителях — воде, толуоле, гексане — и в присутствии нескольких оснований. Всего ученые изучили 32 варианта реакции и выяснили, что новый катализатор наиболее эффективен в виде частиц диаметром 30 нанометров при реакции в воде в присутствии карбоната калия. В этом случае выход продукта реакции достигал 100%. Химики РУДН также проверили, можно ли при таких параметрах использовать катализатор повторно. После первой реакции наночастицы отделили на центрифуге от продукта реакции, промыли водой, высушили и запустили с их помощью следующую реакцию. После 10 повторов выход продукта не уменьшился, а наночастицы не разрушились.
«Мы получили первое доказательство концепции создания эффективных катализаторов для органического синтеза на основе хитина. Ключевое преимущество нового катализатора — возможность повторного использования. Пока мы еще не знаем, что делает наночастицы комплекса палладия с производными хитина такими устойчивыми. Это предстоит выяснить в следующих исследованиях. Также мы планируем применить полученные наночастицы как катализатор в других реакциях кросс-сочетания», — кандидат химических наук Андрей Критченков, ассистент кафедры неорганической химии РУДН.
Результаты опубликованы в Carbohydrate Polymers.
Сегодня прошел «Марафон цифровых кафедр» для 12 университетов Центрального федерального округа. РУДН – среди них. Университет взял серебро по итогам выступлений. Оценка складывалась из голосования зрителей в режиме реального времени – учитывалась презентация каждого представителя команды: студента, преподавателя, руководителя цифровой кафедры. Также свою оценку давало экспертное сообщество.
Российский университет дружбы народов, аккредитованный в качестве первого в России органа по валидации и верификации парниковых газов, успешно прошел экспертную оценку и расширил спектр услуг, предоставляемых российским компаниям. Помимо предприятий сферы металлургии, энергетики, животноводства, химической, добывающей и нефтеперерабатывающей промышленности, а также производства цементов и изделий из него, процедуры валидации и верификации парниковых газов в РУДН теперь стали доступны для производителей автотранспорта и организаций, которые осуществляют обращение с отходами.
Всего на страну — 3 победителя, РУДН — один из них. Научный исследовательский институт молекулярной и клеточной медицины медицинского института РУДН станет клинической базой в сфере генетических исследований для терапии сарком мягких тканей. Проект рассчитан на 4 года.