Российские химики подтвердили необычный механизм ускорения химических реакций
Химики СПбГУ разработали метод проверки стабильности катализаторов, основанных на галогенных и халькогенных связях. С помощью разработки удалось подтвердить, что эти соединения действительно ускоряют химические реакции за счет образования нековалентных связей, а не за счет побочных кислотных примесей. Результаты открывают новые возможности для создания «природоподобных» катализаторов.
Результаты исследования опубликованы в New Journal of Chemistry. Химические связи делятся на ковалентные (сильные) и нековалентные (слабые). Сильные связи полезны в катализе, так как они активнее воздействуют на молекулы, однако после реакции их сложно разорвать, что может создавать трудности. Поэтому ученые активно исследуют катализаторы, работающие через нековалентные связи, — это позволит создавать искусственные аналоги ферментов с заданными свойствами. Такие связи, особенно на основе водорода, широко распространены в природе: они есть в воде, белках, ДНК, РНК и других биологических структурах.
Как отмечают исследователи, использование этих связей поможет создавать более эффективные и «природоподобные» катализаторы. Сложность данной работы заключается в том, что на данный момент нельзя точно доказать образование нужной нековалентной связи во время реакции. Ученые могут зафиксировать галогенные или халькогенные связи в простых системах (например, в растворе или кристалле) — это удавалось сделать ранее. Однако в реальной реакционной смеси, помимо катализатора и целевого вещества, есть другие компоненты, которые могут связываться с катализатором и разрушать его, но отследить напрямую такой процесс крайне сложно.
Например, хлорсодержащие катализаторы в ходе реакции полностью разлагаются. При этом образуется кислота, которая может работать еще эффективнее, чем исходное вещество. Химики СПбГУ проверили, можно ли определить каталитическую активность в присутствии кислотных примесей.
«В таком случае возникает закономерный вопрос, а действительно ли в случае, когда катализатор в большей степени устойчив, именно он ускоряет реакцию, а не продукт его следового разложения — кислота. Ведь если это так, то можно просто добавлять везде кислоту: получится эффективнее и экономически выгоднее, а об использовании в биохимии можно будет забыть. Именно желание найти ответ на этот вопрос и побудило нас провести данное исследование», — сказала ассистент кафедры органической химии СПбГУ Александра Сысоева.
Для этого необходимо проверить стабильность катализаторов — доноров галогенной и халькогенной связей. Применяемая в подобных исследованиях ЯМР-спектроскопия для данной задачи не подошла, так как этот метод не позволяет обнаружить примеси меньше 5%, поэтому ученые СПбГУ использовали более чувствительный метод — УФ-спектроскопию.
В качестве реагента химики Университета использовали акридиновый оранжевый, который хорошо связывается с кислотой, но при этом не связывается с донорами галогенной и халькогенной связи и обладает высоким коэффициентом экстинкции, при котором значительно изменяется спектр при минимальных изменениях состава раствора.
Квантово-химические расчеты подтвердили, что реагент связывается именно с кислотой. После этого ученые провели УФ-титрование — к фиксированному количеству акридинового оранжевого добавляли разное количество доноров галогенной и халькогенной связи и регистрировали серии УФ-спектров соответствующих растворов. Так удалось выяснить, что количество следов кислоты, которое содержится в растворах, не коррелирует с известной ранее каталитической активностью доноров галогенной и халькогенной связи.
Таким образом, ученые Санкт-Петербургского университета доказали, что стабильность катализаторов не связана с их каталитической активностью. Это позволяет утверждать, что катализ обусловлен образованием нековалентной связи, а не связыванием с кислотой, значит, дальнейшее изучение доноров галогенной и халькогенной связи в катализе имеет высокие перспективы.
Telegram 
Дзен 
VK Ученые РТУ МИРЭА и Сибирского федерального университета создали программный комплекс, который анализирует учебные планы вузов быстрее секунды и находит в них слабые места. Большинство учебных планов содержат скрытые противоречия, дублирования и неочевидные перекосы в подготовке специалистов. Это важно, потому что от качества учебного плана напрямую зависит, какие реальные навыки получат студенты и насколько они будут востребованы работодателями.
Ближайшие родственники человека — шимпанзе и бонобо — выстраивают дружественные связи по тем же принципам, что и люди, согласно теории социальных кругов. Исследователи впервые показали, что эта закономерность возникла задолго до появления человека.
Ученые обнаружили один из самых убедительных примеров гибели звезды редчайшего типа — взрыв светила оказался настолько мощным, что полностью уничтожил своего прародителя. Наблюдения сверхновой SN 2023vbw могут стать надежным подтверждением существования так называемых парно-нестабильных сверхновых — теоретически предсказанных космических катастроф, которые оставались практически неуловимыми на протяжении десятилетий.
Исследователи опросили более 60 тысяч испытуемых из разных стран и выяснили: чем больше человек зациклен на себе, тем холоднее он к своему партнеру. Правда, снижение накала страстей не всегда плохо, у этого есть и положительные стороны.
Около четырех миллиардов лет назад Солнечная система пребывала в хаосе: гигантские планеты сближались, меняли орбиты и выбрасывали своих соседей в межзвездное пространство. Хотя шансы на «выживание» лун Юпитера и Урана в этот период были крайне малы, астрономы показали, что их судьба может хранить следы древней катастрофы с участием «потерянной» планеты.
Изучив данные о скорости изменения температур ледяных спутников пятой и шестой планеты системы, астрономы обнаружили, что она слишком высока для по-настоящему ледяной поверхности. Оказалось, что эти тела покрыты материалом, по своим свойствам резко отличающимся от земного льда.
В высокогорных районах Гималаев появился новый хищник. Он не боится людей, возглавляет стаи собак и все чаще заходит в деревни. Местные жители называют его «кхипшанг». Речь идет о гибриде гималайского волка и бродячей собаки. Ученые опасаются, что этот зверь изменит хрупкий баланс местной дикой природы и в скором времени станет весьма опасным для человека.
В доколумбовых Андах принадлежность к правящему роду определяла доступ к земле, торговле и статусу, поэтому удержать все внутри семьи было вопросом выживания. Ученые выяснили, что элиты долины Чинча решали эту задачу самым прямым способом — заключая браки между родственниками на протяжении как минимум двух поколений.
При совпадении нескольких условий наши глаза способны улавливать излучение в ближнем инфракрасном спектре. Тогда сетчатка начинает работать как нелинейный фотодетектор.
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Что-то в вашем комментарии показалось подозрительным, поэтому перед публикацией он пройдет модерацию.
Понятно
Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.
Понятно
Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.
Понятно
Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.
Понятно