科学俄罗斯: 追赶与超越：圣彼得堡国立大学的科学家们找到了使 "弱 "催化剂最活跃的方法

有机催化剂，即加速化学反应的化合物，对科学家来说是非常有意义的，因为它们能抗潮湿，在空气中不氧化，而且与含金属的同类产品不同，它们是环境友好和稳定的物质，这使得它们可以在转化后从反应混合物中提取并重新使用。由于这些特性，它们不仅在实验室的实践中，而且在工业中都有可能合成出广泛的物质。

由俄罗斯科学基金会资助的这项研究的结果已经发表在《有机与生物分子化学》杂志上。

迄今为止，科学家们对有机化合物的特性进行了很好的研究，这些有机化合物在卤素原子，特别是作为金属阳离子的替代品的碘的帮助下，表现出其作为催化剂的活性。这种催化剂与进入反应的物质结合，使其有可能以更快的速度进行转化。除了含卤素的分子外，科学家们还在含有氧族元素（元素周期表中与卤素相邻的第16族元素）的化合物中发现了催化活性。包括硫、硒和碲。但催化剂的种类并不限于此。科学家们最近在含有氮族元素（第15族元素，包括磷、砷和锑）的分子中发现了能够加速化学反应的特点。直到现在，人们还不知道含卤素、氧族元素或氮族元素的催化剂中，哪一种的效果更好。

圣彼得堡国立大学的科学家们比较了九种含有卤素、氧族元素或氮族元素的催化剂的活性。首先，他们为每个分子计算了静电电位，即分布在其表面并允许其与其他物质互动的电荷。事实证明，卤素化合物的静电电位最高，而氮族元素化合物的静电电位最低。在有机化合物合成中最常遇到的两个反应被用作模型转化。

科学家们发现含碘催化剂的活性最高，因为这种分子在中心原子上拥有最高的表面电荷。然而，计算表明，在某些情况下，氮族元素和卤素化合物可以达到相同的活性，甚至超过它。这要求该元素有正确的化学环境，如碳原子的芳香环，这是一种简单且可获得的用于连接的化学基团。这样的 "接邻"重新分配了分子表面的电荷，从而帮助原子与所需成分更有效地相互作用，形成稳定的过渡复合物，从而加速转化。

在过去的十年里，发生过好几代有机催化剂的更替。我们的工作不仅将最新一代不同的有机催化剂的活性进行了对比，而且还发现了使它们能够进一步提高活性的重要因素。

项目负责人，化学博士，圣彼得堡国立大学物理有机化学系教授德米特里·博罗津

"未来，我们计划制取含有手性基团（不与镜像重合的基团）的有机催化剂，使其参与不对称催化反应。这将能够将它们用于生产广泛的生物活性化合物。首先必须解决一个更基本的问题，即选择最有效的催化中心，以便将手性基团'缝合'到它们身上，"化学博士、圣彼得堡国立大学物理有机化学系教授、由项目负责人德米特里·博罗津说。