Один из катализаторов, который исследователи использовали таким образом, играет важную роль в синтезе фармацевтического агента, который раньше можно было использовать только в растворенной форме, что делает процесс производства очень сложным и дорогим. Иммобилизация этого катализатора на ткани значительно упрощает производство. Можно ожидать, что этот процесс даст аналогичные преимущества для других химических процессов.
Под функциональным текстилем обычно понимают текстиль, из которого делают ветрозащитные куртки, дышащую обувь и особенно эффективное термобелье. Однако вскоре этот термин может относиться к чему-то другому — текстилю, который «функционализирован» с помощью органических катализаторов.
Работая в сотрудничестве с учеными из Deutsches Textilforschungszentrum в Крефельде и Университета Сунгюнкван в Сувоне, Корея, исследователи из Max-Planck-Institut fur Kohlenforschung в Мульхейме-ан-дер-Рур разработали процесс иммобилизации различных органических катализаторов на тканях с помощью ультрафиолета. свет. Таким образом, ткань действует как опора для веществ, с которыми происходит химическая реакция.До сих пор наука больше фокусировалась на макроскопической функциональности тканей, например одежды, объясняет д-р Джи-Вунг Ли, недавно получивший докторскую степень в Институте мехового Коленфоршунга им.
Макса Планка под руководством профессора Бенджамина Листа, руководителя. группы гомогенного катализа института. «В отличие от этого, наш метод может придавать простому текстилю микроскопические функции», — объясняет корейский ученый. Вместе со своими коллегами доктор Ли вооружил кусочки нейлона катализаторами. Последние можно представить себе как химические инструменты, которые выполняют различные задачи во время химических реакций.
Отличная урожайность, небольшой износДля своих тестов исследователи из Мюльхейма использовали три органических катализатора: основание (диметиламинопиридин, DMAP), сульфоновую кислоту и катализатор, который действует как кислота и основание. Последний используется в фармацевтической промышленности для управления реакцией на один из двух продуктов, которые химически полностью идентичны.
Две формы имеют структуры зеркального отображения, такие как левая и правая рука, но только один вариант имеет желаемый лечебный эффект. До сих пор катализатор, образующий этот вариант, можно было использовать только в растворенном виде, а затем его нужно было снова отделять. Сложного процесса разделения можно избежать, используя иммобилизованный на ткани катализатор.Чтобы прикрепить катализаторы к нейлоновым волокнам, химики облучали ткань, на которую нанесен катализатор, УФ-светом в течение пяти минут, но не дольше, поскольку это препятствовало бы активности катализатора и его иммобилизации на нейлоне.
Подобного процесса до сих пор не существовало.Катализаторы, которые были практически вплетены в ткань, продемонстрировали все характеристики, которые химики ожидают от такой системы: результат химических реакций, которые ученые провели с нейлоновыми полосками, наполненными катализатором, впечатляет. Все три катализатора превратили около 90 процентов исходных материалов в желаемые продукты.
А катализатор, который используется в фармацевтической промышленности и генерирует только одну из двух зеркальных молекул, достиг более 95 процентов успеха без каких-либо серьезных признаков износа. Джи-Вун Ли провел несколько сотен тестовых запусков и заметил, что катализаторы мало теряют свою функциональность.
Большая поверхность делает химические реакции более эффективнымиПо сравнению с другими способами иммобилизации катализаторов, «органотекстильный катализ» имеет несколько преимуществ: в частности, он обеспечивает реагентам большую поверхность, чем у других носителей, например, пластмассовых сфер или фольги — чем больше поверхность, тем эффективнее протекает реакция. . Кроме того, нейлон гибкий и очень недорогой.
Сухие текстильные изделия, загруженные катализаторами, легко транспортировать, а это означает, что проще удовлетворить требования некоторых химических процессов, где практически невозможно создать сложные химические системы. Например, органотекстильный катализ может помочь в очистке воды в местах, где люди отрезаны от водоснабжения.
«Наш метод позволяет производить недорогое производство долговечных функционализированных тканей без каких-либо загрязнений», — говорит Джи-Уонг Ли. Он полностью убежден, что этот процесс может применяться в нескольких научных областях — и в промышленных процессах. «Помимо химии, они могут включать биологию, материаловедение и фармацевтику».