Доктор Тобиас Рюффер держит чашку Петри с металлическим галлием, который плавится при температуре около 30 °C. Автор: Якоб Мюллер
Катализаторы играют важную роль в производстве многих продуктов, с которыми мы сталкиваемся в повседневной жизни, например, в автомобилях для очистки выхлопных газов или в химической промышленности при производстве удобрений. Катализаторы гарантируют, что эти реакции происходят с низким потреблением энергии и с минимальным количеством побочных реакций.
Традиционные катализаторы основаны на редких и, следовательно, дорогих драгоценных металлах, таких как иридий и родий, которые также загрязняют окружающую среду. «Чтобы сделать производственные процессы более устойчивыми, замена драгоценных металлических катализаторов на менее токсичные альтернативы, такие как металлы основной группы, крайне желательна», — говорит профессор, доктор Роберт Кречмер, заведующий кафедрой неорганической химии в Техническом университете Хемница.
Использование алюминия или галлия в качестве заменителя драгоценных металлов имеет ряд преимуществ. «Они являются одними из самых распространенных металлов в земной коре, они недороги и нетоксичны, и у них есть уникальные химические свойства», — говорит профессор химии из Хемница.
К сожалению, каталитические концепции, разработанные для драгоценных металлов, не могут быть просто применены к легкодоступным элементам. Поэтому разработка новых методов, которые позволяют использовать, например, алюминий и галлий в качестве катализаторов, является целью глобальных исследований.
Ученые из Хемница с кафедры неорганической химии впервые наблюдали реакцию галлиевого соединения, которая ранее была известна только для дорогих металлов.
«Мы создали необычное соединение, в котором атом галлия связан только с одним атомом углерода», — объясняет Кречмер. Такие соединения очень редки, и в мире есть всего несколько исследовательских групп, которые способны «приручить» такие молекулы в лабораторных условиях.
Результаты опубликованы в журнале Nature Synthesis. Исследовательский брифинг, описывающий работу, был опубликован в том же выпуске журнала.
Реакционная способность нового соединения особенно впечатляет. «В то время как галлий обычно стремится увеличить количество связей в реакции, наша команда впервые преуспела в реакции, в которой металл имеет только одну связь в конце, но атом галлия перепрыгнул на два атома углерода дальше», — говорит Кречмер.
Эти так называемые реакции вставки играют важную роль во многих промышленных синтезах, и теперь это наблюдение открывает перспективы для дальнейшего развития катализа.
Дополнительная информация: Саймон Х. Ф. Шрайнер и др., Галландиил с одинарной связью с окислительно-восстановительной и окислительно-восстановительной активностью, Nature Synthesis (2024). DOI: 10.1038/s44160-024-00639-w
Соединение галлия(i) с переменной реакционной способностью, Nature Synthesis (2024). DOI: 10.1038/s44160-024-00653-y
Информация о журнале: Nature Synthesis
Предоставлено Техническим университетом Хемница
