Химики против палладия

Трудно найти на Земле место, не тронутое палладием. Этот серебристо-белый металл является ключевой частью каталитических нейтрализаторов 1,4 миллиарда автомобилей в мире, которые выбрасывают частицы палладия в атмосферу.

Горнодобывающая промышленность и другие источники увеличивают это загрязнение. В результате следы палладия обнаруживаются в самых отдаленных уголках Земли — от Антарктиды до вершины Гренландского ледяного щита.

Палладий также практически незаменим при изготовлении лекарств. Это связано с тем, что катализаторы с атомами палладия в основе обладают непревзойденной способностью помогать соединять углерод-углеродные связи. Этот вид химической реакции является ключевым для построения органических молекул, особенно тех, которые используются в лекарствах. «В каждом фармацевтическом препарате, который мы производим, в той или иной степени присутствует этап, катализируемый палладием», — говорит Пер-Ола Норрби, научный сотрудник фармацевтического гиганта AstraZeneca в Гетеборге, Швеция. Катализируемые палладием реакции настолько ценны, что в 2010 году их первооткрыватели получили Нобелевскую премию.

Но, несмотря на его универсальность, химики пытаются отказаться от палладия. Этот металл дороже золота, а молекулы, содержащие палладий, могут быть чрезвычайно токсичными для людей и дикой природы. Производителям химикатов приходится отделять все следы палладия от своей продукции и тщательно утилизировать опасные отходы, что влечет за собой дополнительные расходы.

Томас Фукс, химик-технолог компании Merck в Дармштадте, Германия, приводит пример реакции получения 3 килограммов молекулы лекарства, ингредиенты для которой стоят 250 000 долларов США. Один только палладиевый катализатор стоит 100 000 долларов, а очистка его от примесей — еще 30 000 долларов.

Поиск менее токсичных альтернатив этому металлу может помочь снизить вред, наносимый окружающей среде отходами палладия, и продвинуть химическую промышленность к «более экологичным» реакциям, говорит Тианнинг Диао, химик-органик из Нью-Йоркского университета. Исследователи надеются заменить палладий на более распространенные металлы, такие как железо и никель, или изобрести безметалловые катализаторы, которые позволят обойти эту проблему.

Несколько раз за последние два десятилетия исследователи сообщали о нахождении катализаторов без палладия. Но, как это уже стало привычным для данной области, каждое громкое открытие оказывалось ошибкой.