Возможность получения биологически активных оксопроизводных бетулина с помощью жидкофазного окисления его воздухом в присутствии твердых катализаторов на основе наночастиц (НЧ) серебра (Ag) доказали химики Томского политехнического университета, 29 сентября сообщает пресс-служба вуза.

Специалисты лаборатории «Химическая инженерия и молекулярный дизайн» Исследовательской школы химических и биомедицинских технологий ТПУ выявили основные закономерности «зеленого» способа получения биологически активных производных бетулина и представили полученные результаты в статье «Жидкофазное окисление бетулина на нанесенных катализаторах НЧ Ag: закономерности кинетики, дезактивация и реактивация катализатора», опубликованной в журнале Molecular Catalysis.

Бетулин является экстрактом коры березы и наряду с его оксопроизводными обладает широким спектром свойств, которые представляют интерес для синтеза лекарственных средств.

В настоящее время оксопроизводные бетулина получают окислением его сильными и токсичными окислителями. Томские химики разработали альтернативный метод, который базируется на принципах и подходах зеленой химии.

Проведенные учеными исследования нового метода, основанного на жидкофазном окислении бетулина воздухом на наночастицах серебра, выявили основные кинетические закономерности процесса окисления бетулина, а также дезактивации и реактивации катализаторов.

Для этих целей исследователи использовали методы просвечивающей электронной микроскопии высокого разрешения, рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии, спектроскопии диффузного отражения в ультрафиолетовом и видимом диапазонах, а также провели каталитические испытания.

Младший научный сотрудник лаборатории Анна Григорьева рассказала: «Мы выявили, что сложный характер окисления бетулина, а именно наличие последовательно-параллельных реакций, существенно отражается на кинетических закономерностях. Температура, исходная концентрация бетулина, содержание кислорода в газе-реагенте и загрузка катализатора оказывают существенное влияние на начальную скорость реакции, конверсию бетулина, сходимость массового баланса».

Эксперименты показали, что «конверсия бетулина находилась в обратной зависимости от его концентрации, что нехарактерно для реакций первого порядка. В то же время ни один из варьируемых экспериментальных параметров не влиял на распределение продуктов реакции: основным продуктом окисления бетулина во всех случаях был бетулиновый альдегид, затем бетулиновый альдегид и бетулон. Это связано с энергией активации, необходимой для образования данных продуктов», — пояснила Анна Григорьева.

Кроме того, ученые установили, что исследуемый ими метод окисления бетулина воздухом на нанесенных серебряных катализаторах протекает согласно механизму Ленгмюра-Хиншельвуда, также был определен характер дезактивации катализатора как кумулятивный и предложен способ регенерации катализатора.

Наработанные данные станут основой нового экономически эффективного технологического процесса получения оксопроизводных бетулина для косметической, пищевой промышленности, а также для создания лекарственных препаратов нового поколения, надеются ученые.

В настоящее время исследователи изучают возможности оптимизации процесса с целью получения большего количества производных бетулина и увеличения срока службы катализатора.