Специалисты крупного японского исследовательского центра RIKEN предложили способ превращения углекислого газа в разнообразные химические реагенты.

Хорошо известный парниковый эффект, мощным источником которого является выделяющийся в атмосферу при сгорании топлива углекислый газ, является одной из причин глобального изменения климата. Поэтому перед учеными возникла перспективная задача разработки способа аккумулирования выбросов углекислого газа, предотвращающего накопление CO2 в окружающей среде.

Между тем, использование углекислого газа в промышленности является обычной и распространенной практикой, например, при производстве известного лекарства аспирина. Однако универсальность применения CO₂ как источника углерода сильно осложняется устойчивостью двойных связей углерода и кислорода в молекуле.

Для успешного включения CO₂ в реакцию можно использовать магний- или литийорганические соединения, но в промышленных масштабах использование этих крайне реакционноспособных и довольно опасных реагентов не желательно.

Другой, недавно разработанный и более мягкий метод химического аккумулирования CO₂ основан на получении бороорганических соединений на родиевом катализаторе. К сожалению, сам катализатор в условиях реакции подвержен разрушению при воздействии реакционно-активных групп промежуточных продуктов.

Усовершенствование этого метода учеными из Advanced Science Institute исследовательского центра RIKEN привело к созданию медного катализатора, позволяющего проводить реакцию углекислого газа с бороорганическими соединениями. Этот катализатор применим даже в среде с несколькими типами органических соединений, чего невозможно было бы добиться в жестких условиях с литийорганическими реагентами. Большая работа, в которой были опробованы многочисленные типы металлических катализаторов, показала преимущество именно медного катализатора.

Ученые изучили также механизм катализа и описали основные интермедиаты химического процесса. Они обнаружили, что активная медь замещает бороновую группу в исходной молекуле с образованием связи медь-углерод, после чего происходит встраивание в это промежуточное соединение молекулы CO₂ и образование (-CO₂H) группы после удаления меди. Бороновые эфиры, участвующие в такой реакции, являются распространенным и коммерчески доступным реагентом, что облегчает широкое внедрение метода.

Авторы работы акцентируют внимание на возможности масштабирования этого метода. Поскольку теперь появилась реальная возможность использовать углекислый газ в качестве источника углерода, переработка и использование CO2 становится действительно важной задачей, что особенно актуально в решении проблемы выхлопных газов автомобилей и модернизации технологий химических производств.

Мария Костюкова