Химики РУДН создали катализатор для окисления алканов в мягких условиях

Алканы – это насыщенные углеводороды, основные компоненты природного газа и нефти. Они используются как топливо и для производства органических продуктов – спиртов, альдегидов, кислот, кетонов. Внутренние связи в алканах настолько прочные, что их тяжело разорвать даже с помощью таких агрессивных веществ, как концентрированная серная кислота или перманганат калия. Поэтому для химических реакций с алканами нужны температура 200–300℃ и высокое давление, а также эффективные катализаторы. Химики РУДН предложили новый катализатор на основе меди, который делает окисление алканов проще – реакция идет уже при 50–60℃ и атмоферном давлении.

Новый катализатор представляет собой димерный комплекс меди, в котором два иона меди связаны между собой мостиковыми фосфонатными лигандами и дополнительно стабилизированы 1,10-фенантролином. Катализатор был получен из водного раствора простым методом самосборки и с использованием дешевых реагентов, в процессе которого смешали сульфат меди с фосфоновой кислотой и 1,10-фенантролином при определенном pH и с последующей кристаллизацией.

Химики РУДН доказали, что полученный катализатор обладает окислительной активностью в отношении циклоалканов – алканов, структура которых напоминает замкнутую цепь. К раствору, в который помещен катализатор, добавили углеводороды и перекись водорода – это позволило наблюдать реакцию. Химикам удалось получить две группы органических соединений – спирты и кетоны. Их используют как растворители (например, ацетон) и для синтеза фармацевтических препаратов.

Сейчас после первого использования сам катализатор разрушается и уже не поддается восстановлению. При этом известны такие катализаторы, которые можно регенерировать и использовать повторно. Авторы надеются создать многоразовый катализатор для химических реакций с алканами.

«Восстановление катализатора все еще остается сложной задачей. Будущие исследования могут быть посвящены изготовлению восстанавливаемых гетерогенных каталитических систем, которые включают такие соединения меди. Кроме того, будут продолжены исследования по расширению семейства родственных катализаторов меди и расширению типа субстратов», – отметил один из авторов статьи, доктор химических наук, сотрудник Объединенного института химических исследований РУДН Александр Кириллов.

 

Статья в журнале Inorganic chemistry.