Химик РУДН создал катализатор для синтеза вещества, способного уничтожать личинки комаров-переносчиков желтой лихорадки

Химик РУДН создал катализатор для синтеза вещества, способного уничтожать личинки комаров-переносчиков желтой лихорадки

Химик РУДН разработал катализатор для получения ацетата эвгенола — вещества, которое уничтожает личинки комаров-переносчиков опасных заболеваний, но безопасно для здоровья человека.

Комары вида Aedes aegypti (желтолихорадочный комар) могут переносить вирус Зика, желтую лихорадкау, чикунгунью и лихорадку денге. Даже в наше время при заражении желтой лихорадкой гибнут до 20% заболевших, хотя существует вакцина от этой болезни. От вируса Зика и лихорадки денге нет ни лекарств, ни вакцин. Поэтому уничтожение переносчиков ‑ пока единственный действенный метод борьбы с распространением заболеваний. Уничтожать комаров проще на стадии личинки, поэтому эффективный и доступный препарат против личинок — такой как ацетат эвгенола — может серьезно помочь человечеству. Эвгенол — основной компонент в реакции ацетилирования, его получают из гвоздичного масла. Однако синтезировать чистый ацетат эвгенола без примесей и с высоким содержанием целевого продукта (до 90%) непросто, поскольку до сих пор не было создано подходящих для такого синтеза катализаторов, а некаталитических способов получения ацетата эвгенола не существует. Выход ацетата эвгенола в используемых в промышленности реакциях составляет лишь 20-30%.

Сотрудник РУДН Рафаэль Луке разработал новый катализатор для ацетилирования эвгенола, который позволит решить эту проблему. Химики добивались, чтобы катализатор можно было извлекать из зоны реакции и использовать повторно. Кроме того, температура и время реакции должны быть как можно меньше. При этом выход целевого продукта, наоборот, должен быть как можно больше.

На первой стадии химики проанализировали недостатки существующих методов синтеза ацетата эвгенола. Для ацетилирования эвгенола может применяться гомогенный катализ с минеральными кислотами. Но этот метод не позволяет просто отделить катализатор от продуктов реакции. При гомогенном катализе возможно также частичное растворение реактора в кислоте, что приводит к загрязнению раствора. Другой метод основан на использовании биокатализаторов. Они позволяют получить выход более 90% ацетата эвгенола от теоретически возможного, и к тому же экологически безопасны. Однако синтез биокатализаторов — процесс трудоемкий и затратный, а повторное использование таких катализаторов практически невозможно. Это делает применение биокатализаторов слишком дорогим.

Химики РУДН предложили создать гетерогенный катализатор, где активное вещество — гетерополикислота — нанесено на нейтральный твердый носитель. Гетерополикислоты — производные кислородных кислот, в которых ионы кислорода полностью или частично заменены на кислотные остатки других кислот. Гетерополикислоты обладают большей каталитической активностью, чем минеральные кислоты, при этом, в отличие от минеральных кислот, они не дают побочных реакций, загрязняющих раствор. Химики предположили, что гетерогенные катализаторы, состоящие из нескольких компонентов, могут стать оптимальным решением, поскольку твердый катализатор и вещество в растворе находятся в разных фазах, и разделить их не составляет большого труда.

Для синтеза гетерогенного катализатора химики нанесли гетерополикислоту на твердый носитель — мезопористый алюмосиликат (AlSiM). Это высокопористое вещество с большой площадью поверхности (до 1000 м2/г) и цилиндрическими порами одинакового размера. Для его производства в качестве источника кремния чаще всего используется ТЭОС (тетраэтоксисилан), токсичный и дорогостоящий компонент. Рафаэль Луке и его коллеги показали, что вместо ТЭОС можно использовать богатый кремнием природный каолин, который обычно уходит в отходы при разработке месторождений. Использование каолина для получения AlSiM позволит значительно снизить стоимость производства носителя катализатора и уменьшить негативное воздействие на окружающую среду.

Синтезированный химиками РУДН новый катализатор для получения ацетата эвгенола соответствует всем заявленным критериям: легко извлекается из зоны реакции и сохраняет свою активность даже после нескольких повторяющихся циклов, позволяет проводить реакцию быстро и без примесей, обладает высокой стабильностью и относительно невысокой стоимостью в сравнении с биокатализаторами. Выход продукта составил 99,9%. При повторных циклах выход изменяется незначительно и даже после пятого цикла составляет 90%. Такой катализатор может быть рекомендован для промышленного получения ацетата эвгенола.

Статья в журнале Materials.

Новости
Все новости
Наука
25 сентября
РУДН и ЗАО «ЭВАЛАР» заключили соглашение о сотрудничестве

22 сентября состоялось подписание договора о сотрудничестве между РУДН и ЗАО «Эвалар», крупнейшим российским производителем натуральных лекарственных средств и биологически активных добавок к пище. Подписи на документе поставили первый проректор, проректор по научной работе РУДН Андрей Александрович Костин и председатель совета директоров компании «Эвалар» Наталия Сергеевна Прокопьева.