Международная группа ученых из Южного федерального университета и Католического университета Левена совместно с коллегами из Гентского университета (Бельгия) и Национального института химии Словении предложили революционную концепцию управления продуктами химической реакции с помощью нового катализатора на основе палладия, что открывает возможность удешевить процесс производства важных структурных элементов органического синтеза – биарилов, широко используемых в современной тонкой химической и фармацевтической промышленности.

Химическая промышленность сегодня требует для своих процессов комплексных органических соединений, производство которых дорогое, поскольку основано на традиционных реакциях кросс-сочетания (важнейшем методе создания углеродных связей), и приводит к образованию большого количество отходов. Альтернативный и многообещающий подход – переход к реакциям, где побочным продуктом выступает вода.

«Идея нашего исследования заключается в использовании особого типа катализатора, в котором активный компонент, палладий, находится в виде изолированных моноатомных центров, заключенных внутри нанопористых кристаллических материалов – цеолитов. Получается, что реакция протекает внутри пор, определенных формы и размера, и потенциальные продукты реакции вынуждены «подстраиваться» под эти параметры. Идея, казалось бы, проста, но прежде никому не удавалось реализовать ее», – рассказал один из авторов исследования, заведующий Международной лабораторией нанодиагностики Южного федерального университета, Арам Бугаев.

На примере реакции связывания толуола, ученые выяснили, что распределение продуктов существенным образом изменяется при внедрении активных центров палладия в цеолиты с различным размером и формой пор. Точная структура активных центров палладия была установлена на основе синхротронных измерений спектров рентгеновского поглощения и их анализа авторскими методами, основанными на алгоритмах машинного обучения.