Химики из Института физической химии и электрохимии им. А.Н. Фрумкина РАН и Института общей и неорганической химии им. H.С. Курнакова РАН на основе широко известных красителей получили новые фотокатализаторы, которые оказались в 100 раз эффективнее ранее известных аналогов. Работа опубликована в одном из ведущих журналов в области катализа – Journal of Catalysis. 

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 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.

Выявленное увеличение активности катализатора позволяет существенно уменьшить использование фотоактивного вещества, что важно как с точки зрения оптимизации затрат на проведение синтеза, так и для уменьшения экологического следа. Катализ и, особенно, фотокатализ являются методами синтеза, наиболее полно отвечающими современным вызовам в области экологии, зеленой химии и устойчивого развития.

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 синтетических аналогов порфиринов и новых методов их модификации позволило ученым получить новые типы этих соединений и одновременно улучшить их характеристики.

«С целью подтверждения дальнейших перспектив таких каталитических процессов молодежный коллектив исследователей осуществил разработку методов синтеза широкого круга новых фотокатализаторов – порфиринов, содержащих дополнительные гетероциклические фрагменты. Нам удалось существенно упростить их получение» - уточняет академик Ю.Г. Горбунова, главный научный сотрудник ИОНХ РАН. – «Катализ является одним из значимых подразделов физической химии. В настоящее время наблюдается возрастающий интерес к использованию альтернативных источников энергии и фотокатализ в перспективе может позволить использовать энергию солнечного света для активации самых разнообразных химических реакций».

В дальнейшем авторы планируют продолжить начатые исследования в области использования порфиринов для органического фотокатализа и, в частности, их применения для синтеза лекарственных препаратов.

Работа поддержана Министерством науки и высшего образования Российской Федерации.

Источник: 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