Химики из России показали цену благородных металлов в органическом синтезе

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.