04.02.2019/№6

image

Работа ученых ИХНМ отмечена в топ-10 за создание нанокатализаторов нового поколения.

В этом номере мы завершаем серию публикаций об ученых и их работах, включенных в топ-10 результатов деятельности ученых НАН Беларуси в области фундаментальных и прикладных исследований. Александр Сидоренко, и. о. заведующего лабораторией Института химии новых материалов НАН Беларуси и академик Владимир Агабеков, и. о. директора ИХНМ (на фото) отмечены за создание нанокатализаторов нового поколения на основе галлуазитовых нанотрубок для синтеза гетероциклических соединений, обладающих высокой биологической активностью. Слово А. Сидоренко.

Проблемы синтеза

В мире продолжаются поиски химических соединений с высоким фармацевтическим потенциалом. Перспективным является подход к синтезу таких физиологически активных веществ с использованием природных молекул в качестве основы.

Значительное количество внедренных в практику лекарств получено из природных соединений. Синтез и исследование биологической активности новых веществ на основе терпеноидов – компонентов скипидаров и эфирных масел – проводятся учеными из России, США, Индии и других стран. Например, исследователями Сибирского отделения РАН получен ряд перспективных для фармации соединений с высокой анальгетической, противовирусной, нейропротекторной и другими видами активности.

Но при синтезе таких полезных молекул возникает ряд проблем. Мало того, что содержание нужного соединения среди продуктов реакции относительно невелико, так это вещество еще образуется в виде своеобразных пространственных, или стереоизомеров. В таких случаях активность против вируса гриппа или в анальгезии проявляет только один из стереоизомеров. Проблему можно решить с помощью катализаторов, однако не все способы можно назвать оптимальными: каталитические материалы зачастую очень токсичны, синтез протекает в сложных условиях, а количество продуктов не всегда применяемо.

Нанокатализаторы нового поколения

Ученые из лаборатории лесохимических продуктов ИХНМ имеют большой опыт в разработке новых катализаторов для реакций терпеноидов на основе алюмосиликатного сырья, например белорусских глин. Эти наработки позволили им предположить, что природные галлуазитовые нанотрубки могут стать хорошей основой для получения новых катализаторов. Хотя данный природный наноматериал привлекает все большее внимание исследователей, область его каталитических применений оставалась практически не изученной.

В результате проведенных исследований впервые в мировой практике были получены нанокатализаторы нового поколения для синтеза из терпеноидов гетероциклических соединений с анальгетической и противовирусной активностью. Сами по себе нанотрубки не работают, поэтому разработан способ их направленной химической и термической модификации галлуазитовых нанотрубок, позволяющий создавать на их поверхности каталитически активные участки определенной природы. Уникальность катализаторов заключается в том, что реакции в их присутствии протекают не только избирательно по целевым соединениям, но и дают подавляющий избыток биологического активного стереоизомера. По количественным показателям такие результаты не имеют аналогов в мире. Исследования проводились совместно с Новосибирским институтом органической химии и университетом «Або Академи» (Финляндия) при финансовой поддержке БРФФИ.

Тщательная характеризация новых наноматериалов современными методами и моделирование реакций (в чем участвовали коллеги из Финляндии) помогли раскрыть механизм действия нанотрубок. Оказалось, что решающий вклад в направление реакции по нужному пути вносят концентрация, природа и сила каталитических центров на их поверхности. Все это приводит к «правильной» ориентации реагирующих молекул на кластерах наноматериалов. При этом реакции идут при комнатной температуре, а сами катализаторы являются экологически безопасными. Хотя исследования пока носят фундаментальный характер, выдающиеся свойства разработанных нанокатализатров открывают перспективу их практического применения для синтеза и исследования свойств соединений на основе компонентов растительного сырья.