Исследователи НИТУ МИСИС предложили безопасный катализатор для производства лекарств

Ученые из Университета МИСИС и ИОХ РАН создали новый тип катализаторов, который не содержит опасных или токсичных компонентов и может быть получен простыми методами, подходящими для масштабного производства.

Благодаря новому катализатору процесс производства лекарств, витаминов, биологически активных добавок и ароматизаторов станет более безопасным. Результаты исследования опубликованы в научном журнале Nanomaterials (Q1).

Катализаторы, ускоряющие химические реакции, используются в разных отраслях промышленности, включая производство полимеров и лекарств. Одним из наиболее распространённых видов являются катализаторы селективного гидрирования — они помогают ускорить химические реакции, превращая одни вещества в другие, при этом выбирают только определенные соединения для реакции.

Несмотря на высокую эффективность таких катализаторов, их использование становится экономически невыгодным из-за большого содержания дорогостоящего благородного металла — палладия в их составе, а присутствие свинцовых соединений негативно влияет на экологическую обстановку на производстве. В свете новых экологических нормативов и стремления промышленности к более устойчивому развитию, ученые по всему миру активно работают над созданием безопасных, недорогих и эффективных катализаторов.

Коллектив ученых НИТУ МИСИС и ИОХ РАН разработал несколько стратегий создания нетоксичных катализаторов на основе безопасных наночастиц железа, модифицированных небольшим количеством палладия. Такие биметаллические наночастицы очень активно взаимодействуют в процессе гидрирования (превращения вещества в другое при помощи водорода) связей между атомами и выборочно взаимодействуют с определенными алкенами — видами химических соединений.

«Биметаллические катализаторы на основе наночастиц железа и палладия имеют большой практический потенциал, поскольку для их получения не требуется трудоемких процедур приготовления, и получить активные материалы возможно несколькими способами: прямым восстановлением прекурсоров активных металлов, нанесенных на оксид кремния и термическим разложением нанесенных прекурсоров на воздухе при температурах 250°С — 400°С», ­­— рассказала Анастасия Шестеркина, к.х.н., старший научный сотрудник Лаборатории нанохимии и экологии Университета МИСИС.

В ходе исследований было показано, что наиболее подходящим носителем для создания эффективных биметаллических катализаторов является оксид кремния отечественного производства. Разработанные биметаллические катализаторы обладают более высокой эффективностью и являются отличной альтернативой промышленным катализаторам гидрирования, в частности токсичному катализатору Линдлара.

Как отмечают ученые, новые катализаторы могут производиться с помощью относительно простых методов, что позволит легко масштабировать производство. В будущем исследователи планируют снизить содержание благородного металла в составе катализатора, а также изучить возможность полной замены на неблагородные металлы в составе катализаторов с сохранением каталитической эффективности.

Директор Института биомедицинской инженерии Фёдор Сенатов на визионерской сессии «Прекрасное не далеко. Квантовый мир завтрашнего дня»Директор Института биомедицинской инженерии Фёдор Сенатов на визионерской сессии «Прекрасное не далеко. Квантовый мир завтрашнего дня»