Химики РУДН разработают новые катализаторы для «зелёной» химии при поддержке гранта РНФ
Коллектив учёных факультета физико-математических и естественных наук РУДН под руководством доктора химических наук, доцента кафедры органической химии Фёдора Ивановича Зубкова стал победителем конкурса Российского научного фонда. Проект «Рутениевые катализаторы метатезиса олефинов, стабильные в протонных растворителях» получит финансирование на
Почему это важно?
Метатезис олефинов — одна из наиболее значимых реакций в современной органической химии, за открытие которой в 2005 году была присуждена Нобелевская премия. Она позволяет «перестраивать» молекулы, разрывая и образуя новые двойные связи между атомами углерода, и широко используется для производства лекарственных соединений, полимеров, биополимеров, а также в органическом синтезе.
Однако большинство существующих рутениевых катализаторов — катализаторов Ховейды-Граббса — нестабильны в протонных растворителях (спиртах, воде), чувствительны к кислороду и влаге. Это ограничивает их применение и требует дорогостоящих инертных условий. Кроме того, после введения санкционных ограничений доступ к импортным катализаторам для российской промышленности существенно сократился.
«Проект направлен на решение актуальной для российской химической промышленности задачи — создание отечественных катализаторов, устойчивых к влаге, кислороду и «зелёным» растворителям. Разработка устойчивых рутениевых катализаторов позволит снизить себестоимость процессов и повысить технологическую независимость отрасли», — поясняет Фёдор Зубков, руководитель проекта.
В составе коллектива — ведущие специалисты в области металлокомплексного катализа и органического синтеза:
- Евгения Валентиновна Никитина — кандидат химических наук, доцент кафедры органической химии РУДН;
- Владимир Петрович Зайцев — кандидат химических наук, доцент кафедры органической химии РУДН;
- Ксения Александровна Алексеева — ассистент кафедры органической химии;
- Елизавета Александровна Квятковская — кандидат химических наук, старший научный сотрудник;
- Никита Александрович Логвиненко — магистр 1 года обучения;
- Виктория Ильдаровна Салахова — бакалавр 4 года обучения.
Рутений, устойчивый к спиртам
Впервые учёные предполагают не только синтезировать новые рутениевые комплексы, но также систематически изучить их активность и устойчивость в протонных растворителях (метаноле, этаноле и других спиртах) и оптимизировать их для различных типов реакций метатезиса.
Задачи проекта:
- разработка пригодных для промышленного использования методов синтеза рутениевых комплексов, устойчивых в протонных растворителях;
- исследование влияния природы лигандного окружения атома рутения на физические и химические свойства металлокомплексов;
- использование полученных комплексов в реакциях метатезиса олефинов;
- демонстрация потенциала наиболее перспективных каталитических систем в реакциях метатезисной полимеризации.
Ожидается, что результатом проекта станет создание линейки рутениевых комплексов, обеспечивающих высокую устойчивость катализаторов в метаноле, этаноле и других протонных растворителях. Это станет значимым вкладом в развитие экологически безопасных технологий метатезиса и фундаментальной химии металлоорганических соединений.
Где будут применяться новые катализаторы?
Задачи проекта:
Разработанные катализаторы найдут применение в нескольких ключевых отраслях:
- прочные конструкционные материалы. Из дициклопентадиена (ДЦПД) получают полидициклопентадиен (поли-ДЦПД) — очень жёсткий и химически стойкий пластик. Его армируют стекловолокном и создают корпуса, детали машин, спортивные изделия;
- оптические пластики. Полимеры на основе норборнена после гидрирования становятся высокопрозрачными. Коммерческие марки — Zeonex, Arton, Zeonor — используются для линз, объективов и защитных экранов;
- экологичные полимеры. Ведутся разработки по полимеризации мономеров из биомассы (например, производных левуглюкозенона) — это путь к возобновляемому сырью;
- фармацевтика. Реакция метатезиса облегчает синтез лекарственных препаратов; • тонкий органический синтез. Катализаторы используются в реакциях замыкания цикла (RCM), перекрёстного метатезиса (CM) и метатезиса с раскрытием цикла (ROM) для создания сложных молекул для разных отраслей промышленности.
Научная база и публикации
.jpg)
Исследования будут проводиться на современном оборудовании кафедры органической химии РУДН, включая линию Шленка для синтезов в инертной атмосфере и ротационный испаритель для обработки и выделения чистых катализаторов. Коллектив учёных нашего вуза уже имеет солидный задел в этой области. Среди важных публикаций последних лет — статьи в ведущих международных журналах первого квартиля (Q1):
- Molecules 2023, 28, 1188;
- Organometallics 2023, 42, 218−234;
- Russian Chemical Reviews 2024, 93 (8), RCR5132.
В рамках продолжения проекта планируется публикация новых результатов в высокорейтинговых журналах и патентование наиболее перспективных каталитических систем.
С 29 июня по 8 июля прошла XXXI Всероссийская конференция с международным участием «Информационные и математические технологии в науке и управлении». Мероприятие собрало на берегу Байкала 170 учёных и специалистов из 11 регионов России и зарубежья. За 10 насыщенных дней участники выступили со 106 докладами, охватившими главные тренды цифровой трансформации науки и промышленности — от математического моделирования и семантических вычислений до кибербезопасности критически важных инфраструктур.
В июне в Минске прошла серия мероприятий Шанхайской организации сотрудничества, ключевым из которых стало X Совещание министров образования государств — членов ШОС. Также там состоялись Форум молодых учёных и II Инновационный лагерь аспирантов «Китай — ШОС». Делегация РУДН представила доклады по актуальным направлениям современной науки — от медицинской диагностики и искусственного интеллекта до устойчивого развития сельского хозяйства и микрофлюидных технологий.
На кафедре теории вероятностей и кибербезопасности факультета физико-математических и естественных наук РУДН реализуется научный проект, направленный на решение ключевых проблем будущих поколений мобильной связи.