Источник фото — Российский научный фонд
Катализаторы, содержащие благородные металлы платиновой группы (родий, рутений, палладий, осмий, иридий), используются при создании так называемых «умных» полимеров для фармацевтики. Высокая стоимость таких металлов подталкивает ученых к применению более дешевых альтернатив, в том числе кобальта, марганца и никеля. Однако приводит ли это к сокращению стоимости синтеза, в котором используются и другие вещества?
Этим вопросом задались ученые из Института элементоорганических соединений имени А. Н. Несмеянова РАН, которые проанализировали вклад различных компонентов синтеза в конечную стоимость продукта. Авторы исследования сравнили затраты на проведение шести различных химических реакций, в которых из одинаковых исходных веществ образуется одно и то же вещество – изохинолон. Он входит в состав ряда флуоресцентных (иллюминирующих) материалов. Три из проведенных шести реакций осуществлялись с использованием катализаторов на основе благородных металлов – родия, палладия и рутения. Две реакции протекали в присутствии более дешевых никеля и кобальта, а одна – без использования металлов.
Расчет стоимости каждого превращения учитывал цену исходных металлов, а также лигандов – своего рода добавок, входящих в состав катализаторов. Анализ показал, что превращение, в котором используется родий, лишь на 50% дороже того, в котором используется катализатор на основе кобальта, при том что металлический родий примерно в 8 000 раз дороже, чем металлический кобальт. Нивелирование разницы связано с низким использованием металлов, на долю которых приходится лишь 1% от общей массы применяемых веществ. В результате затраты на металлы составляют не более 10-30% от общей стоимости реакции, тогда как 70-90% расходов приходится на органические реагенты. Поэтому замена дорогостоящих благородных металлов на дешевые аналоги незначительно влияет на конечную стоимость реакции.
«Результаты анализа показывают, что стоимость химического превращения зависит в первую очередь от органических реагентов, а не катализаторов. Поэтому некорректно аргументировать отказ от использования благородных металлов в составе катализаторов лишь их дороговизной. Наша работа подчеркивает, что ученые должны реалистично оценивать разные факторы для достижения максимальной эффективности», – цитирует Российский научный фонд Дмитрия Перекалина, доктора химических наук, заведующего лабораторией Института элементоорганических соединений РАН.
