Прорыв в зеленой химии: Превращение аммиака в экологически чистый источник азота

Аммиак (NH3) - широко распространенное химическое соединение, играющее важнейшую роль в производстве различных соединений на основе азота. Прорывом в химии стала бы возможность получать амины, органические производные аммиака, путем простого добавления аммиака к ненасыщенным углеводородам. Амины пользуются большим спросом в таких отраслях, как сельское хозяйство, фармацевтика, производство моющих средств и покрытий.

Однако реакция между аммиаком и ненасыщенными углеводородами протекает непросто. Обычные катализаторы на основе переходных металлов реагируют с аммиаком и становятся неактивными. Это представляет собой серьезную проблему для химиков, которые ищут катализатор, способный облегчить эту реакцию.

Теперь исследователи из Технологического института Карлсруэ (KIT) в сотрудничестве с Университетом Падерборна и Мадридским университетом Комплутенсе добились значительного прогресса в достижении этой цели. Они разработали систему активации аммиака, основанную на элементах основной группы, а не на переходных металлах.

Команда создала фрустрированную пару Льюиса (FLP), которая состоит из кислоты в качестве акцептора электронной пары и основания в качестве донора электронной пары. Предотвращая или ограничивая образование аддуктов, FLP создает фрустрированную ситуацию, в которой молекула легко вступает в реакцию с небольшими молекулами, такими как аммиак.

"Мы первыми добились этого, используя аммиак в качестве субстрата", - говорит профессор Франк Брехер, руководитель исследовательской группы в Институте неорганической химии KIT. Было обнаружено, что FLP легко реагирует с неводным аммиаком термонейтральным способом и обратимо расщепляет азотно-водородную связь аммиака при комнатной температуре.

Это открытие имеет значительные последствия для области катализа. Активация и каталитический перенос аммиака с помощью элементов основной группы не только позволяет избежать использования переходных металлов, но и устраняет отходы, что делает этот процесс устойчивым.

Атомно-экономический" процесс активации и последующего переноса аммиака не приводит к образованию отходов, что представляет особый интерес с точки зрения экологичности", - объясняет Бреер.

Способность каталитически переносить аммиак открывает новые возможности для производства аминов. Это достижение способно произвести революцию в отраслях, где амины используются в качестве строительных блоков, катализаторов и газоочистителей".

Цитируя профессора Франка Брехера, "гидроаминирование неактивированных алкенов аммиаком считается большой проблемой или святым Граалем катализа". Исследователи из KIT еще на один шаг приблизили нас к достижению этого святого грааля.