Учёные создали экологичный метод синтеза с выделением водорода

Химики из Национального университета Сингапура (NUS) разработали новый фотокаталитический метод, позволяющий проводить реакции кросс-дегидрогенизативного сочетания (CDC) между ароматическими молекулами и нуклеофилами без использования окислителей.

Схема, показывающая (слева) традиционные стратегии построения (гетеро)ароматических связей C(sp²)−гетероатом и C(sp²)−C через реакции кросс-дегидрогенизативного сочетания (CDC) и (справа) новую предложенную стратегию для реакции CDC с выделением водорода с помощью одноатомного фотокатализа. Автор: Nature Catalysis (2025). DOI: 10.1038/s41929-025-01450-2

Этот инновационный подход обеспечивает эффективное образование связей в мягких условиях и производит газообразный водород в качестве чистого побочного продукта, предлагая более экологичный и устойчивый путь для химического синтеза.

Реакции CDC — это мощный инструмент для прямого формирования связей C–C и C–гетероатом, но традиционно они требуют стехиометрических количеств химических окислителей, которые генерируют большое количество отходов.

Исследовательская группа под руководством доцента У Цзе и профессора Лу Цзюна, оба из химического факультета NUS, преодолела это ограничение, используя светоактивируемый катализатор, созданный путём закрепления изолированных атомов платины (Pt) на стабильном носителе (графитоподобном нитриде углерода, Pt-g-C₃N₄). Результаты опубликованы в журнале Nature Catalysis.

Атомно-диспергированные центры Pt способствуют высокоселективным реакциям сочетания в мягких условиях при комнатной температуре, сохраняя при этом высокую стабильность катализатора и минимальное выщелачивание металла даже после множества циклов.

Команда продемонстрировала, что их перерабатываемый светоуправляемый катализатор работает с широким спектром (гетеро)аренов и нуклеофилов, позволяя проводить функционализацию на поздних стадиях синтеза фармацевтических препаратов и оптоэлектронных материалов. Более того, интегрировав процесс в высокоскоростной циркуляционный проточный реактор, они добились масштабируемого синтеза лекарственных молекул на уровне десятков граммов, что подчёркивает практичность платформы для реальных применений.

Эта работа была проведена в сотрудничестве с исследователями из Пекинского университета и Нанкинского педагогического университета в Китае.

Профессор У заявил:

«Наш протокол соответствует большинству из 12 принципов зелёной химии, представляя одну из самых экологичных стратегий для химии CDC и подчёркивая зарождающийся потенциал одноатомных катализаторов в устойчивом органическом синтезе».

Больше информации: Yang Shi et al, Single-atom photocatalysis boosting oxidant-free cross-dehydrogenative couplings of (hetero)arenes with nucleophiles, Nature Catalysis (2025). DOI: 10.1038/s41929-025-01450-2

Источник: National University of Singapore

ИИ: Разработка сингапурских учёных — отличный пример того, как фундаментальные исследования в области катализа могут привести к прорывным технологиям с прямым практическим выходом. Возможность масштабировать процесс до десятков граммов целевых молекул и получать в качестве побочного продукта чистый водород делает эту методику чрезвычайно перспективной для «зелёной» химической промышленности и фармацевтики.