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 тонком органическом синтезе. Авторы ожидают, что полученные соединения станут основой для разработки новых каталитических материалов, повышающих эффективность синтеза лекарственных препаратов.
«Уникальность этой работы заключается в том, что такая модификации молекулы порфирина позволила получить соединения, которые оказались в 100 раз эффективнее, чем ранее известные фотокатализаторы» – рассказывает Дарья Поливановская, младший научный сотрудник ИФХЭ РАН, один из соавторов работы.
«Такое увеличение активности катализатора позволяет существенно уменьшить использование фотоактивного вещества. Это важно как с точки зрения оптимизации затрат на проведение синтеза, так и с позиции уменьшения экологического следа. В целом, катализ и особенно фотокатализ являются методами органической химии, 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 тоже время, природные порфирины - это достаточно сложные органические соединения, что определяет их высокую стоимость. Напротив, использование их синтетических аналогов и новых методов модификации позволило ученым получить новые типы этих соединений и одновременно настроить их физико-химические свойства.
«С целью подтверждения дальнейших перспектив таких каталитических процессов молодежный коллектив исследователей осуществил разработку методов синтеза широкого круга фотокатализаторов – представителей нового типа молекул – порфиринов, содержащих дополнительные гетероциклические фрагменты. Несмотря на кажущуюся сложность этих соединений, разработанные методы существенно упростили их получение» – уточняет академик Юлия Германовна Горбунова, главный научный сотрудник ИОНХ РАН.
«Катализ является одним из значимых подразделов физической химии» - комментирует научный руководитель ИФХЭ РАН, академик Аслан Юсупович Цивадзе. «В настоящее время наблюдается возрастающий интерес к использованию альтернативных источников энергии и фотокатализ в перспективе может позволить использовать энергию солнечного света для активации химических реакций».
В дальнейшем авторы планируют продолжить начатые исследования в области использования порфиринов для органического фотокатализа и, в частности, использования этого типа превращений органических соединений для синтеза лекарственных препаратов.
Работа поддержана Министерством науки и высшего образования Российской Федерации.
По материалам: Daria A. Polivanovskaia, Inna A. Abdulaeva, Kirill P. Birin, Yulia G. Gorbunova, Aslan Yu. Tsivadze. Diaryl-pyrazinoporphyrins – Prospective photocatalysts for efficient sulfoxidation. Journal of Catalysis. 2022. 413. 342-352. DOI: 10.1016/j.jcat.2022.06.046
Материал подготовлен: Бирин Кирилл / кандидат химических наук, ведущий научный сотрудник лаборатории новых физико-химических проблем ИФХЭ РАН
В других источниках:
ТАСС. Наука 14/07/2022
Индикатор. Интернет-издание 15/07/2022
Информационное агентство "Научная Россия" 15/07/2022