Покорение анилина

Покорение анилина

«Химики из Томска радикально упростят синтез анилина!» Прорыв российских ученых способен радикально изменить «анилиновую зависимость».

Незаменимый анилин


Из словаря:
Анилин (С6Н5 NН2) – сильно ядовитая, бесцветная маслянистая жидкость,  которую получают восстановлением нитробензола.
Натуральный индиго, популярный среди модниц краситель в XVIII–XIX веках, стоил дорого. Как и окрашенные с его помощью в синий цвет ткани. Сначала ученые научились выделять вещество, названное анилином, из индиго и других природных материалов, а затем появился метод синтетического получения анилина из гораздо более дешевого бензола. Открытие произвело настоящую революцию в легкой промышленности. Химики подарили миру относительно дешевые красители, и с тех пор мы одеваемся в одежду любого цвета. Стоимость красок для тканей перестала быть определяющим фактором в цене.

Со временем анилин стали применять гораздо шире. Сегодня это один из самых востребованных продуктов органического синтеза в мире.

Синтез на раз

Сегодня анилин крайне востребован, прогнозируется дальнейший рост его потребления. Поэтому исследования, упрощающие синтез этого вещества, более чем актуальны. Сегодня превращение бензола в анилин проводится в несколько этапов, требует времени, большого количества реагентов, а также приводит к образованию многочисленных отходов, которые необходимо утилизировать. Давняя мечта химиков – одностадийный синтез анилина с минимумом отходов. В этом направлении работают исследователи Японии, Китая, Англии, Германии, Франции из таких ведущих центров, как Гарвард, MIT, Пекинский университет. Этой же темой занимался и лауреат Нобелевской премии по химии Джордж Ола. В России оригинальные разработки реакций аминирования проводятся в МГУ, Новосибирском институте органической химии СО РАН, Ставропольском государственном университете. Но максимально приблизиться к прорыву удалось команде ученых Томского политехнического университета (ТПУ) под руководством ученого мирового уровня, профессора Научно-образовательного центра Н.М. Кижнера ТПУ Виктора Филимонова.

В результате двухлетней работы ученым удалось определить наиболее перспективный метод быстрого и экономичного получения ароматических аминов, вычислить наиболее вероятный аминирующий агент, а также предсказать его активность по отношению к различным ароматическим соединениям. Ключевым элементом, интермедиатом, в реакции стала аминодиазониевая соль.

В перспективе полученные данные позволят синтезировать анилин в одну стадию, сократив время и стоимость синтеза, а также сделают производство экологичным.

По словам Виктора Филимонова, достигнутые командой результаты – большой шаг к одностадийному, более быстрому и дешевому синтезу анилина, но это еще не готовая технология.

– Сейчас, увы, не те условия, что позволили Уильяму Перкину в 1856 году в Лондоне начать производство анилина и красителя мовеина в собственном сарае. В наше время для разработки химической технологии нужны специализированные лаборатории и серьезные инвестиции от заинтересованных промышленных компаний. Однако для того, чтобы говорить о лицензионных соглашениях, необходимо получить патент. Именно это мы надеемся сделать в ближайший год, после чего будем готовы к конструктивным переговорам о сотрудничестве с производителями анилина.

Сразимся за Нобелевку?


Создание химиками искусственных красок стало настоящей революцией в мире моды
По словам Виктора Филимонова, метод одностадийного синтеза анилина – технология важная, но на Нобелевскую премию может претендовать едва ли. Но исследователям ароматических аминов не стоит опускать руки! «Если бы удалось нам или кому-то другому открыть способ получения анилина из бензола и азота, который буквально витает в воздухе, это, вероятно, могло бы стать открытием уровня уже Нобелевской премии», – считает ученый. Так что есть над чем поработать. Тем более что команда проекта подобралась амбициозная.

Среди тех, кто покоряет анилин, – аспирантка Ксения Станкевич, автор статей в ведущих международных журналах по химии материалов и органической химии. Очаровательная девушка, химик и биотехнолог. В химию Ксения погружена с детства: работа членов семьи связана с этой наукой и медициной. О выборе научной карьеры Ксения не жалеет, хотя не скрывает: не все так просто, как может показаться:

– Иногда я думаю «Ну почему я не работаю в офисе, с 9 до 5, с четким графиком, там, где я не буду и после рабочего дня то и дело мысленно возвращаться к делам?» Но потом убеждаюсь: моя работа самая интересная, я ни на что ее не променяю. Возможность создать что-то новое, изобрести то, что изменит мир и поможет людям, вдохновляет. Понятно, что, работая тем же биотехнологом, я могла бы зарабатывать гораздо больше, но удовольствие от любимого дела дорогого стоит. Хотя, на мой взгляд, нашему поколению ученых повезло: у нас есть возможность получать достойную оплату и в научной среде при поддержке научных фондов. А еще я мечтаю разработать молекулу, которая сможет управлять воспалительным ответом при имплантации. Ну и, конечно, каждый ученый мечтает о Нобелевской премии! А если серьезно, то важно уже то, что твой вклад, пусть даже маленький, когда-нибудь станет частью глобального открытия. И этого зачастую достаточно, чтобы все было не зря.

Кстати, Ксения не только сама с удовольствием занимается наукой, но и популяризирует ее в молодежной среде, выкладывая фото красивых реакций и опытов в сети Instagram, и отмечает, что не только ее друзья, но и подписчики с интересом относятся к ее работе.

Справка
Мировой рынок анилина неуклонно растет. По прогнозам, среднегодовой темп роста с 2019–2024 годов достигнет 5%. К 2024 году предполагаемый объем рынка увеличится до 10,6 млн т в связи с ожидаемым ростом производства полиуретанов.
На ее счету уже ряд престижных российских и международных наград: среди них – золотая медаль РАН, именная стипендия фармацевтической компании Pfizer за работу по созданию биоматериалов для имплантатов, не вызывающих иммунного ответа, стипендия Фулбрайта для обучения в США. Ксения работала в Германии и США, получала предложения о дальнейшей работе за границей.

Другой член команды – научный сотрудник Алтайского государственного университета Александр Бондарев, выдающийся специалист в квантовой химии. На его «научном счету» метод трассировки молекулярных орбиталей, впервые позволивший наглядно увидеть трансформации электронов в ходе химических реакций. Как и его коллеги по проекту, Александр еще со школы интересовался физикой, химией и математикой, стал одним из победителей всероссийской олимпиады по физике. Долго выбирал специальность между физикой и химией, но выбрал вторую. «Она более интересна, более непредсказуема», – уверен Александр.

Самая молодая участница проекта – студентка Анастасия Лавриненко – уже стала незаменимой в коллективе. Коллеги по-своему опекают ее, но не настаивают на своих методах, дают свободу научного творчества. Самые важные проекты и достижения в ее научной жизни еще впереди, но уже сейчас она убеждена, что свяжет свою жизнь именно с наукой.

«Моя мечта – научиться просто и понятно собирать нужную молекулу, как конструктор».

– Бывает, что я иду со своими­ друзьями, они обсуждают какой-то фильм, а я размышляю о химических реакциях, как провести следующий опыт. Часто в этот момент я пишу сообщение коллегам с вариантами реакций и опытов. Начинается дискуссия, к которой в конечном итоге подключаются все, – рассказывает Настя.

Возглавляет группу Виктор Филимонов, ученый с мировым именем и неиссякаемой тягой к научному творчеству.

– Для меня главное в работе – удовольствие от нее. Как только оно исчезнет, уйду на пенсию! А еще важно чувство, что ты занимаешься важным и нужным делом. И, конечно, достижение и публикация результатов – участие в жизни мирового научного сообщества – тоже стимул, каждый человек стремится себя показать.

Его не раз приглашали к сотрудничеству многие иностранные университеты. В частности, он работал в Германии и Южной Корее, но всегда возвращался в Россию. А еще у Виктора Дмитриевича есть мечта.

– Хотелось бы создать универсальный метод синтеза любых органических соединений. Сейчас органический синтез – это достаточно сложная, трудоемкая, загадочная сфера. И моя мечта – научиться просто и понятно собирать из атомов нужную молекулу, как конструктор.   

Где можно обнаружить анилин?

Красители: широкий спектр искусственных дешевых красок.

Полиуретаны: применяются в качестве заменителя резины, используются для создания защитных покрытий, высокопрочного клея, обув­ных подошв, автомобильных и авиационных шин, герметиков и медицинских имплантатов.

Искусственный каучук: используется, в частности, для тепло-, звуко-, электро-, а также гидроизоляции при строительстве, в вентиляционной, вакуумной, медицинской и пневматической технике. Применяется для производства высокооктановых присадок к бензину и в ракетной технике.

Удобрения: входит в состав различных удобрений, применяемых для химической прополки.

Лекарства: широко применяется при синтезе лекарственных препаратов. Кстати, легендарная зеленка – краситель бриллиантовый зеленый – создана на основе анилина. Также анилины входят в состав сульфамидов, противомикробных антибактериальных лекарств и даже используются при производстве парацетамола.



почитать еще
Кисель из полимера

Кисель из полимера

Яблони, жимолость, черемуха и множество роз… Похоже на описание южного сада? На самом деле это экспериментальная площадка в Салехарде – единственном в мире городе, находящемся непосредственно на полярном круге. Прижиться нетипичным для местного климата растениям помогает криогель, созданный томскими учеными из Института химии нефти Сибирского отделения РАН.

читать полностью
«Чулок» на трубу

«Чулок» на трубу

Полимерная мастика хабаровчанина Георгия Гершмана вошла в список наиболее перспективных изобретений, который опубликовал на своем сайте Роспатент. Речь о гидроизоляционном покрытии, которое может применяться для защиты металлических, гипсоволокнистых и деревянных поверхностей от разрушающего воздействия окружающей среды.

читать полностью
Поморский гигант

Поморский гигант

Из 45 тыс. пластиковых бутылок можно сделать 6,5 тыс. новых футболок. Но это при условии, что использованная тара попадет в переработку. По своей сути пластик – один из самых экологичных материалов на планете, ведь его можно использовать почти до бесконечности. Но в России идея экологически ответственного поведения пока не очень популярна. Чтобы пропагандировать ее, в Архангельске собрали из пластиковых бутылок 12-метрового слона – скульптуру, аналогов которой в мире еще не было.

читать полностью