Научная программа конференции включала пленарные и ключевые доклады по различным областям современной науки – разработке новых материалов, химии полимеров, технологиям химического анализа, органической и металлоорганической химии, неорганической и координационной химии, теоретическим исследованиям в химии, а также вопросам химической промышленности в условиях современных вызовов. Рабочим языком конференции являлся английский, что полезно для развития у молодых учёных навыком коммуникации.
Представленные работы сотрудников ИФХЭ РАН были посвящены теоретическим, экспериментальным и методологическим аспектам фотокаталитических реакций, разрабатываемых под руководством д.х.н. К.П. Бирина. Работы были выполнены в рамках гранта РНФ 23-23-00542.
Доклад н.с., к.х.н. Д.А. Поливановской был посвящен применению пиразинопорфиринов в качестве фотокатализаторов аэробного окисления органических сульфидов. Образующиеся при этом соединения содержат в своей структуре сульфоксидные группы – важные фармакофоры и активные фрагменты для дальнейших модификаций. В докладе было рассмотрено влияние природы фотосенсибилизатора и субстрата реакции на её протекание, показана возможность управления активностью катализаторов, а также их широкая применимость. Важной особенностью работы является продемонстрированная возможность масштабирования реакции и получения граммовых количеств продуктов реакции, причем полученные соединения не требовали очистки. Это указывает на перспективность применения разработанных фотокатализаторов в фармацевтическом и микротоннажном синтезе.
Работа, представленная Е.С. Шремзер, являлась логичным развитием направления применения гетероциклических производных порфиринов в катализе. Доклад был сфокусирован на методах дальнейшей модификации и направленной настройки свойств порфириновых фотокатализаторов. Главным достижением работы следует назвать получение высокоактивных катализаторов, способных осуществлять до 400 000 каталитических циклов на одной молекуле катализатора.
Важным частью этого направления исследований является теоретическое описание фотокаталитических процессов. Доклад С.М. Коробкова был посвящен уникальному разработанному группой методу анализа фотокаталитических реакций, сочетающему методы компьютерной химии и экспериментальные кинетические данные. Очевидно, что условия проведения любой реакции значительно влияют на её результат. Идея этой работы состояла в том, что оптимизация условий протекания фотокаталитических реакций может позволить достичь высокой активности катализаторов даже в случае достаточно простых соединений. В результате проведенной кропотливой серии экспериментов удалось повысить каталитическую активность простых порфириновых производных с типичных значений 50 000 – 100 000 до рекордных 600 000 циклов на одной молекуле катализатора.
Реакции фотокаталитического окисления позволяют в мягких условиях при комнатной температуре и атмосферном давлении проводить полное окисление органических веществ. В органическом синтезе эти реакции являются дешевой, безопасной и экологически нейтральной альтернативой химическим окислителям и восстановителям – зачастую дорогим или токсичным соединениям. Поэтому фотокаталитические реакции привлекают интерес исследователей как экологичный «зеленый» метод получения ценных органических соединений, как метод обезвреживания опасных отходов химической промышленности, а также перспективный метод борьбы с загрязнением воды. Фотокаталитические реакции расщепления воды с выделением водорода изучаются при рассмотрении новых путей получения водородного топлива. Низкие температуры протекания реакции и возможность использования солнечного света снижают энергетические затраты на осуществление реакций, что в сочетании с их высокой селективностью открывает широчайшие перспективы для использования фотокатализа в промышленности.
Конференция «Менделеев» – традиционное научное мероприятие Санкт-Петербургского государственного университета. В этом году конференция «Mendeleev 2024» была приурочена к 300-летию Санкт-Петербургского государственного университета и Российской академии наук, а также 190-летию со дня рождения Дмитрия Менделеева.
Материал подготовлен: Кирилл Петрович Бирин / д.х.н., ведущий научный сотрудник лаборатории новых физико-химических проблем ИФХЭ РАН