Ученые Санкт‑Петербургского государственного университета исследовали особенности реакций структурно схожих органических катализаторов на основе теллура и йода и выяснили, что производное теллура понижает энтропию и энтальпию активации. В то же время производное йода, наоборот, повышает эти важнейшие характеристики реакции.
Химические реакции протекают, когда частицы, сталкиваясь друг с другом, образуют новое вещество. Причем важно, чтобы частицы сталкивались и поворачивались друг к другу нужным для протекания реакции образом. За успех такого взаимодействия отвечают два параметра — энтальпия и энтропия активации реакции.
Результаты исследования, поддержанного грантом РНФ, опубликованы в международном научном журнале ChemCatChem .
Энтальпия показывает, какой избыточной энергией должны обладать частицы, чтобы реакция состоялась. Чем меньше этот показатель, тем больше частиц обладает необходимой энергией и тем выше вероятность эффективного протекания реакции. Энтропия реакции, в свою очередь, позволяет определить вероятность столкновения частиц и их поворота друг к другу нужным для протекания реакции образом. Чем более структурирована система, тем вероятность успешной реакции меньше, то есть чем ниже энтропия активации реакции, тем медленнее она протекает, и наоборот.
Катализатор — это вещество, которое ускоряет или замедляет химическую реакцию, напрямую в ней не участвуя. Чтобы сделать реакцию быстрее, катализатор должен связаться по крайней мере с одним из компонентов реакции. Так как процесс образования одной частицы из двух (ассоциата катализатора и реагента из независимо движущихся частиц) сопровождается упорядочиванием системы, это снижает энтропию, а значит, уменьшает вероятность протекания реакции. Тем не менее реакция все же ускоряется, поскольку катализатор снижает энтальпию.
Химики Санкт‑Петербургского университета изучили два типа органических катализаторов и вычисляли то, как они влияют на энтальпию и энтропию активации модельной химической реакции. Исследование проводилось с использованием органических катализаторов, содержащих атом теллура или йода. Как отмечают авторы работы, оба катализатора имели схожее строение и проявляли примерно одинаковую активирующую способность.
Из‑за этих сходств мы ожидали, что используемые органокатализаторы будут примерно одинаково изменять ключевые характеристики реакции. Оказалось, что соединения теллура приводили к снижению энтальпии: система приобретала более упорядоченное состояние, но с меньшей избыточной энергией.
Автор исследования, профессор кафедры органической химии СПбГУ Дмитрий Болотин
«При этом органокатализатор на основе йода показал противоположный и потому удивительный результат: энтальпия и энтропия активации реакции значительно возросли. Это можно сравнить с уборкой в комнате, когда после попытки навести порядок комната приобрела еще более беспорядочный вид, чем было раньше», — прокомментировал автор исследования, профессор кафедры органической химии СПбГУ Дмитрий Болотин.
Химики СПбГУ ранее создали новую и более выгодную для использования в производстве каталитическую систему из амина и органической соли йода. Разработка позволяет проводить исследования более экологично за счет отсутствия тяжелых металлов.
В работе использовалось оборудование ресурсных центров «Магнитно‑резонансные методы исследования», «Методы анализа состава вещества» и «Образовательный ресурсный центр по направлению "Химия"» Научного парка СПбГУ . Полученные химиками Университета результаты показывают, что внешне близкие результаты при более детальном изучении могут быть обусловлены совершенно разными процессами, а изучаемые органокатализаторы обладают разносторонними свойствами, понимание которых позволит создавать еще более эффективные и селективные катализаторы в будущем.
Санкт‑Петербургский государственный университет — старейший университет России — был основан 28 января (8 февраля) 1724 года, когда Петр I издал указ об учреждении Университета и Российской академии наук. Сегодня СПбГУ — научный, образовательный и культурный центр мирового уровня. В 2024 году Санкт‑Петербургский университет отмечает свой 300‑летний юбилей.
План мероприятий в рамках празднования юбилея Университета был утвержден на заседании оргкомитета по празднованию 300‑летия СПбГУ, которое провел заместитель председателя Правительства Р Ф Дмитрий Чернышенко. Среди таких мероприятий — присвоение малой планете имени в честь СПбГУ, выпуск банковских карт со специальным дизайном, брендирование самолета авиакомпании «Россия» и многое другое. В честь 300‑летия Санкт‑Петербургского государственного университета в почтовое обращение вышла марка , на которой изображены здание Двенадцати коллегий и памятник графу С. С. Уварову.
По решению губернатора Санкт‑Петербурга Александра Беглова 2024 год в Северной столице объявлен годом Санкт‑Петербургского университета. В день 300‑летия Университета на Ростральных колоннах зажгли факелы. Дворцовый мост украсили флаги Университета, а общественный транспорт — его символика. На новых туристических картах города появятся здания СПбГУ, вблизи них будут размещены тематические и исторические материалы. В мае 2024 года Университет примет участие в праздновании Дня города, а знаменитый праздник выпускников «Алые паруса» будет посвящен юбилеям СПбГУ и Российской академии наук. Также Университет запустил сайт , посвященный предстоящему празднику, с информацией о выдающихся универсантах, научных достижениях и подробностях празднования юбилея.
