Химики из Иллинойса создали стабильные никелевые катализаторы нового поколения

Учёные из Университета Иллинойса в Урбана-Шампейн разработали новый класс никелевых катализаторов, способный изменить методы производства важных химических веществ. В центре открытия — редкая форма никеля(I), которую долгое время невозможно было стабильно использовать в реакциях.

Руководитель исследования профессор Ливиу Мирика и его команда опубликовали работу в журнале Nature Catalysis. Никелевые катализаторы широко применяются для соединения атомов, особенно углерода, что необходимо при производстве лекарств, сельскохозяйственных химикатов, электроники и современных материалов. До сих пор большинство реакций использовали только никель(0) и никель(II). Никель(I) обещал новые возможности, но его соединения были нестабильны и трудно сохранялись.

Команда Иллинойса смогла создать стабильные соединения никеля(I), которые легко готовить и безопасно хранить. Мирика объяснил результат так: исследователи сумели «поместить никель(I) в бутылку». Ключом к стабильности стали органические молекулы из класса изоцианидов. Они связываются с атомом никеля, удерживая его в активной форме.

Новые катализаторы просты в использовании, доступны и сохраняют высокую реакционную способность. Учёные создали два семейства никелевых(I) катализаторов, оба демонстрируют высокую эффективность в реакциях образования углерод-углеродных и углерод-азотных связей, ключевых для синтеза лекарств и материалов.

Важно, что для протекания реакций требуется лишь небольшое количество катализатора. Это снижает затраты, уменьшает отходы и делает процессы более экологичными. Кроме того, введение никеля(I) открывает новые пути химических реакций, ранее недоступные с традиционными катализаторами.

Система гибкая: разные изоцианиды позволяют настраивать свойства катализатора, расширяя возможности его применения. В дальнейшем исследователи планируют изучить, как структура катализатора влияет на его активность.

Так как никель доступен и относительно дешев, открытие может существенно повлиять на производство сложных молекул в лабораториях и на предприятиях по всему миру.

Читайте также: