Водень часто рекламується як енергетичне рішення майбутнього, особливо коли він виробляється екологічно безпечними методами. Крім свого енергетичного потенціалу, водень відіграє вирішальну роль у виробництві активних інгредієнтів та різних незамінних сполук. Для отримання водню воду (H2O) можна перетворити на газоподібний водень (H2) за допомогою послідовності хімічних реакцій.
Однак, оскільки молекули води дуже стабільні, розщеплення їх на водень і кисень є великою проблемою для хіміків. Щоб це взагалі вдалося, воду спочатку необхідно активувати за допомогою каталізатора — тоді вона легше почне реакцію.
Група дослідників під керівництвом професора Армідо Штудера з Інституту органічної хімії Мюнстерського університету (Німеччина) розробила фотокаталітичний процес, у якому вода в м’яких умовах реакції активується за допомогою тріарілфосфінів, а не як у більшості інших процесів через комплекси перехідних металів.
Атом водню (H) з води (H2O) переходить у катіон-радикал фосфін-вода під дією світлової енергії (LED). Цей важливий радикальний проміжний продукт може далі переносити атом водню (білий) на субстрат. Сині області вказують на розподіл спінів електронів. Авторство: Крістіан Мюк-Ліхтенфельд
За словами команди, ця стратегія, нещодавно опублікована в журналі Nature, відкриє нові двері до дуже активної галузі досліджень, пов’язаних з радикальною хімією. Радикали зазвичай є високореактивними інтермедіатами. Команда використовує спеціальний проміжний продукт – катіон-радикал фосфін-вода – як активована вода, від якої атоми водню з H2O можуть бути легко відокремлені і перенесені на наступний субстрат.
Реакція здійснюється з допомогою енергії світла. «Наша система, – каже Армідо Штудер, – пропонує ідеальну платформу для дослідження недосліджених хімічних процесів, у яких атом водню використовується як реагент при синтезі».
Доктор Крістіан Мюк-Ліхтенфельд, який аналізував активовані водні комплекси за допомогою теоретичних методів, каже: «Воднево-кисневий зв’язок у цій проміжній сполукі надзвичайно слабкий, що дозволяє передавати атом водню різним сполукам». Доктор Цзінцзін Чжан, який проводив експериментальну роботу, додає: «Атоми водню активованої води можуть бути переведені в алкени та арени в дуже м’яких умовах, так званих реакціях гідрування».
Реакції гідрування мають велике значення у фармацевтичних дослідженнях, в агрохімічній промисловості та у матеріалознавстві. Джерело