В химии и химической технологии одной из основных областей применения наноматериалов несомненно является катализ. Свидетельством тому является опережающий рост публикаций по катализу: 5,4 % роста по сравнению с 2,9 % для всех научных публикаций по отношению к периоду 1996—2005 годов.
В химии и химической технологии одной из основных областей применения наноструктур несомненно является катализ. Свидетельством тому является опережающий рост публикаций по катализу: 5,4 % роста по сравнению с 2,9 % для всех научных публикаций по отношению к периоду 1996—2005 годов. Возможности создания и применения наноразмерных катализаторов доказаны во многих работах. Это позволяет рассмотреть их использование в одной из областей тонкого органического синтеза — в получении субстанций для лекарственных средств, витаминов и пищевых добавок, т. е. в фармацевтической и пищевой промышленности.
Правомерно возникает вопрос: почему мы фокусируем внимание на фарминдустрии? А как же тяжелая химия и нефтехимия, в которых количество каталитических процессов очень велико, а роль этих отраслей в формировании ВВП Российской Федерации намного весомее роли фармацевтической промышленности? Ответ на этот вопрос достаточно прост и лежит в плоскости социальной значимости, поскольку потребности человека в сферах питания и здравоохранения, степень их удовлетворения хотя и зависят от экономической ситуации, но никогда не являются второстепенными. «Фармацевтическая отрасль относится к числу стратегически важных секторов экономики для государства. При этом российская фармацевтика — одна из потенциально наиболее наукоемких и инновационных отраслей российской экономики» (генеральный директор Ассоциации Российских фармацевтических производителей Виктор Дмитриев). При этом необходимо учитывать ситуацию, которая сложилась на фармацевтическом рынке в России в настоящее время:
- более 75 % лекарств и биологически-активных добавок (БАД) в наших аптеках — импортного производства;
- 90 % лекарств и БАД в нашей стране производятся из зарубежного сырья;
- за период с 1992 по 2008 г. объем производства субстанций в Российской Федерации сократился более чем в 6 раз;
- наибольший удельный вес в себестоимости витаминов и лекарственных веществ занимают затраты на сырье и материалы (около 40 %), что очень сильно повлияло на отпускные цены при учете девальвации рубля в конце 2008 и начале 2009 гг.;
- лидерами по поставкам фармацевтических субстанций в Российскую Федерацию являются индийские и китайские поставщики, качество продукции которых, как известно, не всегда соответствует принятым стандартам.
Группа химиков из Института элементоорганических соединений им. А. Н. Несмеянова РАН и Тверского государственного технического университета разработала методы формирования моно-(Pt, Ru, Pd), би-(Pt-Pd, Pt-Ru, Pd-Ru) и триметаллических (Pt-Pd-Ru) наночастиц в порах сверхсшитого полистирола. Это позволяет получить активные, стабильные и селективные нанокатализаторы для ряда важнейших процессов, использующихся в синтезе витаминов, пищевых добавок и лекарственных веществ. Исследованные наноразмерные катализаторы вызывают не только очевидный научный интерес, но и несомненно практически перспективны, так как для них характерны сравнительно невысокие требования к чистоте используемого сырья и реактивов, простота аппаратурного оформления и технологии проведения процесса, высокие выходы целевого продукта, экологическая безопасность и высокая стабильность, т. е. достоинства, необходимые для промышленного использования. Промышленное использование наноразмерных катализаторов на основе сверхсшитого полистирола является вполне реальным, так как последний производится компанией Purolite Int. (U.K.) и поставляется по цене 10 $ за 1 кг. Разработка высокоэффективных нанокатализаторов для процессов окисления позволит, по мнению авторов, также решить и некоторые другие проблемы в фарминдустрии. Так, например, предлагаемые нанокатализаторы могут быть успешно использованы в промышленной технологии получения инъекционных растворов инсулина с использованием в качестве стабилизаторов и консервантов фенола и его производных. Металлосодержащие наноразмерные системы также показали перспективность для каталитической очистки сточных вод от соединений фенольного типа.
Работа поддержана Программой фундаментальных исследований ОХНМ РАН — «Направленный синтез веществ с заданными свойствами и создание функциональных материалов на их основе»: Энантиоселективный катализ нанокомпозитами платиновой группы, Программой фундаментальных исследований ОХНМ РАН — «Разработка научных основ новых химических технологий с получением опытных партий веществ и материалов»: Прямое каталитическое окисление L-сорбозы на современных высокоэффективных наноразмерных платиновых катализаторах, VI Рамочной Программой ЕС, STRP 506621—1, Tailored nanosized metal catalysts for improving activity and selectivity via engineering of their structure and local environment.