Химики из России показали цену благородных металлов в органическом синтезе

Российские исследователи показали, что замена благородных металлов на более дешевые аналоги в качестве ускорителей химических реакций не принесет выгоды.

Ученые из Института элементоорганических соединений имени А. Н. Несмеянова РАН доказали, что замена используемых для ускорения химических реакций благородных металлов на дешевые аналоги лишь увеличивает, а не уменьшает стоимость конечного продукта. Работа исследователей опубликована в журнале Organometallics.

В качестве катализаторов химики часто используют соединения, содержащие благородные металлы платиновой группы — саму платину, рутений, родий, палладий, осмий и иридий. В последнее время их пытаются заменить на более распространенные и дешевые аналоги — например, марганец, кобальт и никель. Объясняют это тем, что мировые запасы благородных металлов ограничены, к тому же их стоимость высока.

Российские специалисты проанализировали долю используемых в химическом синтезе компонентов в стоимость получаемого продукта. Для этого они сравнили затраты на проведение шести различных химических реакций, в которых из одинаковых исходных веществ образуется одно и то же соединение — изохинолон.

Три из исследованных реакций требуют участия благородных металлов — палладия, родия и рутения. Еще две протекают в присутствии более дешевых никеля и кобальта, и последняя — без катализаторов. При расчете стоимости каждого превращения авторы учитывали цену исходных реагентов, металлов, а также лигандов — своего рода добавок, входящих в состав катализаторов.

Выяснилось, что реакция с использованием родия всего на 50% дороже того, в котором требуется катализатор на основе кобальта – при том, что первый дороже второго в восемь тысяч раз. Однако используются благородные металлы в очень малых количествах (порядка 1% от массы всех используемых веществ) — и разница становится незаметной.

Согласно расчетам химиков, цена на исходные металлы составляет всего 10–30% от общей стоимости реакции, а основные затраты (70–90%) оказались связаны с органическими реагентами. По мнению исследователей, это свидетельствует о том, что даже полная замена дорогостоящих благородных металлов на дешевые аналоги будет незначительно влиять на себестоимость процесса. Более того, использование вторых даже может увеличить цену производства — повышая расход других, более дорогих реагентов.