Вырезать катализаторы: Кто, как и зачем удаляет катализаторы бесплатно, и чем это опасно?

Содержание

Почему многие водители начали вырезать катализаторы на новых автомобилях — Лайфхак

Лайфхак
Эксплуатация

Фото из открытых источников

Все чаще и чаще на пункты удаления каталитических нейтрализаторов приезжают легковые автомобили, которые не познали и первого ТО! Откуда у российских водителей такая ненависть к экологии, и почему автовладельцы готовы рискнуть гарантией, разбирался портал «АвтоВзгляд».

Эдуард Раскин

Пока Старый и Новый свет борются за «Зеленую экономику», всеми правдами и неправдами гася автомобильные выхлопы, в России набирает популярность новая тенденция: на СТО приезжают новые автомобили, чьи владельцы желают вырезать катализатор, полностью убрав «экологию» из мотора. Нет сомнений, что после такой операции машина поедет быстрее и легче, да и проживет дольше, это не секрет, но есть и еще один важный, далеко не эстетический момент.

Природа природой, все любят посидеть на берегу речки или погулять по лесу, но своя рубашка к телу ближе, поэтому в Россию на первом плане был и будет свой собственный карман. А он от действий каталитического нейтрализатора может пострадать весьма и весьма серьезно. Дело в том, что катализатор и срок его службы очень зависят не только от регулярности и правильности обслуживания автомобиля, но и от качества топлива. Более того, от вида топлива. Начнем, пожалуй, с последнего.

Фото из открытых источников

Переоснащение машины на газовое топливо — это не только прямая экономия на горючем, но и зачастую гораздо больший, иногда в разы, срок службы двигателя. Газ — топливо чистое, он не оставляет осадка на моторе, не забивает грязью каналы и вообще всесторонне прекрасен, кроме, пожалуй, пары «но».

Во-первых, газ не имеет, в отличие от бензина, охлаждающих свойств, от чего страдают клапана, с завода не готовые к такому горючему, а во-вторых, некорректная установка газа — неправильная кустарная настройка и прочие «особенности» дешевого варианта — быстро и тактично приводит к выходу из строя катализатора.

Изменения в смесеобразовании ведут к аналогичным переменам в температуре и составе выхлопных газов, которые и разрушают каталитический нейтрализатор. Неизвестных в этой истории так много, что проще сразу вырезать «экологию» и не думать о последствиях, чем рискнуть и получить дыру в кармане. В своем кармане.

Фото из открытых источников

Впрочем, проблемы каталитических нейтрализаторов произрастают не только из газобаллонного оборудования. Использование некачественного топлива, неподходящих по параметрам расходников, проблемы с зажиганием и подачей горючего и прочие распространенные беды уничтожают «каталик» ничуть не медленнее, чем «голубое топливо». А разрушение каталитического нейтрализатора может привести к действительно большим затратам.

Самое страшное в его поломке — образование обратной тяги, которая засасывает керамическую пыль обратно в «котлы». Появление в «святая святых» такого абразива мгновенно приводит к задирам, а чуть позже — и к заклиниванию клапанов. Далее кулак пробивает тонкую стенку цилиндра, являя миру «Руку дружбы». Приехали. Это уже крупноузловая замена.

Чтобы защитить свой автомобиль от подобного стечения обстоятельств, которые, будем откровенны, могут произойти практически с каждым транспортным средством, автовладельцы решаются на превентивную «хирургию» — вырезал проблему и забыл о ней навсегда. Экология она ведь общая (читай — ничья), а машина — своя, и платить за ее ремонт надо из кровных сбережений.

Автомобили
Тест-драйв

Чем шокирует немецкий «сарай» на батарейках

43452

Автомобили
Тест-драйв

Чем шокирует немецкий «сарай» на батарейках

43452

Подпишитесь на канал «Автовзгляд»:

Telegram
Яндекс.Дзен

безопасность дорожного движения, автосервис, ремонт, запчасти, комплектующие, лайфхак

Удаление катализатора | Автосервис Киров Механика

При эксплуатации автомобиля в наших условиях каталитический нейтрализатор выходит из строя быстрее установленного срока. Многие автолюбители предпочитают вырезать катализатор, поскольку его замена – удовольствие не из дешевых. Сеть автосервисов «Механика» произведет демонтаж без последствий для двигателя автомобиля.

Для чего нужен катализатор, и как он работает?

Назначение нейтрализатора – повышение экологичности выхлопа. В угоду нормам «Евро 1-5» это устройство устанавливается на все современные автомобили. Катализатор представляет собой стальной цилиндр (бочку) с входным и выходным патрубком. Между ними расположена ячеистая керамическая вставка с платиновым напылением. Проходя через соты, выхлопные газы очищаются от токсичных составляющих.

На входе и выходе каталитического нейтрализатора установлены датчики кислорода – лямбда зонды. По результатам сравнения уровня несгоревшей смеси, дается команда ЭБУ на обогащение или обеднение смеси. Простое снятие катализатора приводит к нарушению схемы управления силовой установкой. В результате двигатель работает в отличном от нормального режиме, повышается расход топлива. Некоторые современные автомобили вообще не заводятся при неисправностях каталитического нейтрализатора. Профессионалы из сервиса «Механика» избавят клиента от подобных проблем.

Можно ли убрать катализатор без ущерба для двигателя? Разумеется можно, если работы выполняют мастера СТО «Механика».

Как правильно удалить катализатор?

Перед началом работ проводится обязательная диагностика. Замеряется уровень СО, тестируются лямбда зонды, изучается диаграмма зависимости обогащения топлива от состояния нейтрализатора.
Производится отключение катализатора в блоке управления двигателем, затем система снова тестируется.
Прежде чем удалить катализатор, совместно с клиентом принимается решение о замене этого узла на дополнительный резонатор, пламегаситель, или простую врезку трубы. Все зависит от финансовой стороны вопроса. Вы определяете, насколько бюджетно будут проводиться работы.
Просто срезать катализатор нельзя, помимо экологической функции, этот элемент участвует в формировании правильного давления выхлопных газов. Поэтому его отсутствие следует компенсировать.
После демонтажа и замены катализатора на другой элемент, производится настройка ЭБУ двигателя и установка так называемых «обманок». Мастера СТО «Механика» предложат Вам несколько вариантов: монтаж специальных переходников, установка других лямбда зондов или перепрограммирование блока управления. Это зависит от особенностей Вашего автомобиля. В любом случае, после проведения работ расход топлива уменьшится, а лошадиные силы добавляются.

Важно! Самостоятельное удаление катализатора влечет за собой не только повышение уровня СО, но и нарушения в формировании топливной смеси. Поэтому подобную операцию следует проводить только в специализированных сервисах.

Почему автолюбители хотят снять катализатор?

Часто в наш сервис обращаются владельцы машин с исправной выхлопной системой. Демонтаж катализатора позволяет Вашему мотору дышать «полной грудью». Даже новый, не забитый и не прогоревший нейтрализатор, все равно снижает скорость прохождения выхлопа. В результате часть мощности уходит на обеспечение его работы. Грамотное удаление катализатора в автосервисе «Механика» существенно повысит мощность мотора, при этом электроника «не заметит» отсутствия этого элемента. Гарантия успеха – наш многолетний опыт. Поэтому, если Вы решили удалить (вырезать) катализатор — обращайтесь в наш автосервис и наши высококвалифицированные мастера произведут оперативное удаление катализатора по доступной цене.

Вовсе не обязательно убирать катализатор физически (если он в нормальном состоянии). Наши мастера могут отключить катализатор программным путем.

Главная — Catalyst Barber Co.

НАЖМИТЕ ЗДЕСЬ, ЧТОБЫ ПОЛУЧИТЬ НОВЫЙ ПРОДУКТ!

Познакомьтесь с нашей командой

«Сила команды в каждом отдельном члене. Сила каждого члена в команде.» —Фил Джексон

Парикмахеры Catalyst Barber Company являются основой и движущей силой восстановления того, что значит быть профессиональным парикмахером. В отрасли, которая потеряла большую часть своего почтения, они привлекательны, прилежны и искусны. Они воплощают в себе все, что значит быть настоящим катализатором и, прежде всего, настоящим профессионалом.

Лес Вашингтон

Владелец/профессиональный парикмахер

Лес Вашингтон с гордостью предоставляет качественные профессиональные услуги здесь, в Канзас-Сити, штат Миссури, с 2012 года. Родился и вырос здесь, в этом удивительном городе, он нашел свое призвание в возрасте 15 лет, когда Первую стрижку он сделал другу в гараже. Не зная в то время, после просмотра урока по стрижке на YouTube, что с годами он разожжет страстное пламя для этого векового искусства. В 2019 году он решил поднять свою карьеру на новый уровень и открыть Catalyst Barber Co. Эта профессия помогла ему стать полным энтузиазма, целеустремленным и смелым человеком, которым он является сегодня; также давая ему возможность расширять возможности, поднимать настроение и помогать людям чувствовать себя прекрасно.

Кельвин Нерис

Менеджмент/профессиональный парикмахер

Дааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааыы его его он его его знает?) Этот уроженец Нью-Йорка не новичок в игре. Он парикмахер во втором поколении, вдохновленный своим дедушкой и его железной волей к успеху. Кельвин прошел путь от стрижки своих братьев на кухне до стрижки в Catalyst Barber Co. Куда бы Кельвин ни пошел, его лидерские качества всегда были известны. Сначала ему предложили должность инструктора в парикмахерской, которую он посещал, а затем он прошел путь до должности менеджера в Catalyst Barber Co. Благодаря своему бесстрашию, одержимости и преданности игре Мак зарекомендовал себя как сильный нападающий. Большой человек, большое сердце для семьи и общества, которому он служит. Если у вас когда-нибудь будет возможность сесть в его кресло, вы совершенно точно не пожалеете об этом.

Брианна Томпсон

Профессиональный парикмахер и косметолог

Брианна Томпсон занимается исключительно мужскими прическами с 2016 года. Эта молодая целеустремленная женщина, учась в колледже радиологических технологий, решила направить свою карьеру на творчество, оттачивая свои художественные способности, чтобы сделать любой выглядит и чувствует себя фантастически. У нее есть настоящая страсть помогать другим, что помогает ей оставаться целеустремленной в этой индустрии, где доминируют мужчины. Она очень рада работать вместе с другими замечательными парикмахерами в нашей команде, и, поскольку железо точит железо, она быстро делает себе имя. Запланируйте с ней сегодня и узнайте, почему даже вице-президент по операциям в Arrowhead называет ее своим стилистом!

Исаак Герман

Профессиональный парикмахер

Исаак всегда был очень преданным делу, решительным и внимательным человеком. Чем бы он ни занимался, он делает это усердно, пока не достигнет уровня мастерства. Исаак понял, насколько ему нравится процесс хорошей стрижки, и решил сам сделать себе такую стрижку; уговорить некоторых из его давних друзей позволить ему попрактиковаться на них в своем новообретенном ремесле. Кроме того, осознавая уровень гибкости, который может принести работа парикмахером, оставляя ему время для решения других вещей, которые его интересуют. В конце концов, он решил поступить в парикмахерский колледж вскоре после окончания школы, а затем, когда закончил, ступил на стрижку в Catalyst Barber Co. Вы можете увидеть его катающимся на скейтборде, играющим на гитаре или лежащим в кресле тату-мастера в свободное время. Если вы поймаете его в магазине, просто знайте, что вы получите одну из лучших услуг, которые вы когда-либо получали! 9Тевон Тейлор. Первоначально классный клоун и спортсмен, он порвал крестообразную связку на втором курсе старшей школы. Это событие привело его к поиску чего-то еще, в чем он мог бы найти страсть, вскоре после того, как он обратился к парикмахеру.

«Хорошо выгляди, хорошо себя чувствуй» — одно из основных высказываний Тевона, из которого он выводит целеустремленность, питающую его душу. Выбирая красоту возможности заниматься профессией, которая по-прежнему позволяет ему оставаться самим собой. Доставка свежих фейдов, рисование ярких улыбок и хороший смех; Тевон твой парень!

Айк Кинард

Профессиональный парикмахер

«Поправляйся с Айком!» Айк Кинард вырос в городе Либерти, штат Миссури. Айк хотел стать парикмахером с 15 лет. Именно тогда он понял, что ему всегда нужно ехать в соседний город, чтобы сделать хорошую стрижку. В его родном городе не было того убежища, где мужчины могли бы говорить, смеяться и спорить о спорте. (Айк одержим спортом, будучи большим поклонником Джорджии с детства.) Поэтому он был вдохновлен заполнить эту пустоту и взять на себя профессию парикмахера, чтобы обеспечить услуги и среду, которые он искал в своем родном городе.

Айк харизматичен, приветлив и во всех отношениях подлинный человек. Вам всегда будет приятно проводить время, когда Айк находится в комнате, и вы получите еще больше удовольствия от обслуживания.

Луис Васкес

Профессиональный парикмахер

Луис «Луи В. Блендз» Васкес — настоящий сильный нападающий, и он идет за короной! Родившийся в Денвере, штат Колорадо, и переехавший в Канзас-Сити в молодом возрасте, он теперь знает это место как свой дом. Луис по натуре целеустремленный, он легко использует эту натуру, чтобы осуществить свою мечту стать профессиональным парикмахером. Теперь, когда он попал в команду Catalyst, он стремится усовершенствовать любую прическу или стиль, которые попадаются ему на пути. Луис также является музыкальным наркоманом, и его обычно можно застать поздними вечерами в магазине, где он качает таких артистов, как J.Cole, Lil Baby и Tupac. Он планирует использовать навыки, которые он развивает на протяжении всей своей карьеры, в надежде однажды открыть собственную парикмахерскую и школу парикмахеров.

Следуйте за Луисом, поскольку он превращает свои мечты сегодня в реальность завтра!

Аллен Фрейзер

Профессиональный парикмахер

Когда вы думаете о самоотверженности, подумайте об Аллене Фрейзере. Родившийся и выросший в Канзас-Сити, штат Миссури, Аллен окончил среднюю школу на семестр раньше, чтобы осуществить свою мечту стать профессиональным парикмахером. С 8-го класса, когда он взял в руки свою первую пару лайнеров, он увлекся парикмахерским искусством, подбивая себя и своих друзей в качестве хобби. Развивая навыки и любовь к этой вековой профессии, он теперь стремится закрепить за собой статус одного из ведущих парикмахеров Канзас-Сити. В свободное время вы можете застать его за игрой в Playstation или за просмотром фильмов на Netflix. Готовьтесь к этому пацану, ведь в 19 лету него уже есть свои цели, и он готов взять на себя игру.

Кайван «К1» Карадаги

Профессиональный парикмахер

Если вы пытаетесь получить A-1, вам нужно проверить K-1! Первоначально родившаяся в Курдистане, семья Кайвана избежала угнетения, мигрировав в Соединенные Штаты с годовалым Кайваном и тремя старшими братьями и сестрами в поисках лучшей жизни.

Семья Кайвана всегда умела вести бизнес, поэтому для него было естественным пойти по стопам своих трех старших братьев и сестер и получить степень в области делового администрирования, чем он очень гордится. Во время учебы в колледже он всегда ловил себя на том, что смотрит видео парикмахеров в инстаграме и на ютубе, потому что они доставляли ему странное удовлетворение, очень похожее на удовлетворение, которое он испытывал от стрижки собственной прически. Благодаря прямому соотношению со своей степенью Кайван применил подход к самостоятельному управлению бизнесом, выбрав профессию парикмахера. Посоветовавшись с женой, он решил нажать на кнопку и поступить в парикмахерский колледж «Классические трансформации», а остальное уже история. К-1 чрезвычайно приземлен и стремится изменить жизнь своих клиентов так же, как парикмахерская делает это для его семьи и для него самого. Любой стиль, любой тип волос, кресло K-1 — это то, что вам нужно.

Бежин Барзинджи

Профессиональный парикмахер

Бежин (произносится БЭЙ-ШОН) — один из самых внимательных и скромных людей, которых вы встретите. Внимательный к обучению, развивающий свои навыки, а самое главное, внимательный к своей стрижке. Скромный в том смысле, в каком он нашел парикмахерское дело, стрижая курдских беженцев за морем, что вдохновило его начать школу парикмахеров, когда он вернулся. Имея опыт работы в сфере продаж автомобилей и работы барменом, Бежин всегда проявляет себя естественно, когда дело доходит до обслуживания клиентов, всегда стремясь к тому, чтобы его клиенты уходили с чувством уверенности в своей прическе и в своем новом образе. Этот парень довольно прямолинеен, поэтому, если у вас есть вопрос, просто задайте его, а если вам нужен стиль, который изменит игру, просто спросите.

Отзывы

Что пишут о нас наши клиенты

Положительный: Чистота, Профессионализм, Пунктуальность, Качество, Ценность Лучший в городе, отличный персонал, отличный магазин, а веб-сайт и онлайн-функции для оплаты делают его легким! Всем рекомендую!
Зак Кернелл

Все были такими дружелюбными и гостеприимными. Вы можете почувствовать, насколько они увлечены и стремятся к совершенству. Я очень довольна стрижкой и общим впечатлением.
Нина Браун

События

Будьте в курсе того, что происходит у нас!

Битва за борьбу с короной Барбер Битва

Shawnee, KS

Катализаторная вечеринка

Канзас -Сити, MO

Появление и шоу Hairs Show

, MO

Grand Opternation

Gladstone, Mo

, MO

Grand Opternation

, Gladstone, Mo

, Mo

, MO

.

Cowtown Vintage & Art Exchange

Kansas City, MO

Kansas Barber Battle of the Crown

Канзас-Сити, Миссури

Ножницы и скотч для продвинутой стрижки, класс

Оверленд-Парк, Канзас

Адрес

7221 N. Oak Trfy
Gladstone, MO
US

Телефон

8168953006

Электронная почта

[email protected]

Новое поколение передовых катализаторов

Достижения в области исследований катализаторов могут создать супермагистраль для экологически чистых источников энергии и более устойчивой химической промышленности.

Авторы и права: Jasiek Krzysztofiak/Nature

В своей книге 1794 года An Essay on Combustion шотландский химик Элизабет Фулхейм отметила любопытный факт: такие вещества, как уголь и древесный уголь, лучше горят, когда они влажные. После многих экспериментов, чтобы понять, почему, она пришла к выводу, что вода на короткое время расщепляется на водород и кислород, которые взаимодействуют с другими соединениями таким образом, что горение происходит быстрее. Тем не менее, в конце, как писал Фулхэм, процесс «образует новое количество воды, равное количеству разложившейся воды».

Многие историки считают это первым научным описанием катализатора: материала, который ускоряет реакции, создавая или разрывая химические связи, не расходуясь. Едва ли он был последним: современная химия была бы почти немыслима без катализаторов. «Они не только делают преобразования доступными, но и направляют их по-новому», — говорит Сюзанна Скотт, химик из Калифорнийского университета в Санта-Барбаре. «Это очень мощно».

Катализаторы используются в некоторых 90% процессов в химической промышленности и необходимы для производства топлива, пластмасс, лекарств и удобрений. За работы по катализу присуждено не менее 15 Нобелевских премий. А тысячи химиков по всему миру постоянно совершенствуют имеющиеся у них катализаторы и стремятся изобретать новые.

Эта работа отчасти обусловлена интересом к устойчивому развитию. Цель катализа — направлять реакции по точно определенным путям, чтобы химики могли пропускать этапы реакции, сокращать отходы, минимизировать потребление энергии и делать больше с меньшими затратами. А с растущими опасениями по поводу изменения климата и окружающей среды устойчивость становится все более важной. Катализ является ключевым принципом «зеленой химии»: усилия всей отрасли по предотвращению загрязнения до того, как оно произойдет.

Катализаторы также считаются ключом к открытию источников энергии, которые гораздо более инертны и трудны в использовании, чем уголь, нефть или газ, но намного чище. Катализ может сделать более экономически выгодным разделение воды на кислород и водородное топливо или может открыть новые способы использования сырья, такого как биомасса или углекислый газ. «Это сырье, которое созрело для достижений в области катализа», — говорит Мелани Сэнфорд, химик из Мичиганского университета в Анн-Арборе.

Эти проблемы привели к взрывному развитию инноваций в области катализаторов: за последнее десятилетие ежегодное количество публикаций на эту тему утроилось. Многие группы разрабатывают новые низкомолекулярные комплексы или химически адаптируют биологические ферменты в поисках радикально новой каталитической активности. Другие стремятся к достижениям в области нанотехнологий, которые позволяют им разрабатывать действие твердых катализаторов в атомном масштабе. Третьи экспериментируют с катализаторами, которые активируются светом или содержат двойную спираль ДНК. И все в этой области пытаются упростить поиск лучших катализаторов с помощью современных инструментов компьютерного моделирования.

Темпы инноваций таковы, что даже эксперты изо всех сил стараются не отставать, говорит Скотт, который возглавляет усилия Министерства энергетики США по разработке контрольных показателей производительности новых катализаторов ¹ . «Нам нужно убедиться, что мы продвигаем науку, которая наиболее эффективна», — говорит она.

И сфера катализа быстро увеличивается. «Двадцать лет назад, — говорит Джон Хартвиг, химик из Калифорнийского университета в Беркли, — не существовало катализа для создания сложных молекул». По словам Сэнфорда, любой, кто хотел бы изменить большую сложную структуру, должен был бы снести ее и построить заново. Но теперь химики часто могут точно редактировать части молекулы. «Это невероятно удобно», — говорит она.

Катализаторы по сниженной цене

Использование катализатора похоже на прокладывание бульдозером короткого пути между реагентами А и продуктом Б, минуя запутанные химические пути, которые в противном случае могли бы длиться вечно. Использование действительно хорошего катализатора похоже на строительство многополосной супермагистрали. И одними из лучших являются «гомогенные» катализаторы: свободно плавающие молекулы, смешанные с реагентами.

Промышленные катализаторы этой категории чаще всего состоят из иона металла, выполняющего тяжелую работу по созданию или разрыву химических связей, окруженного «лигандами»: связанными группами, часто на основе углерода, которые контролируют доступ реагентов к иону. Большая часть исследований в этой области сводится к адаптации этих лигандов для производства катализатора, который выполняет только желаемую реакцию.

К сожалению, многие успехи на сегодняшний день были достигнуты за счет использования дефицитных и дорогих металлов, таких как палладий, платина, рутений и иридий. Сегодня химики все чаще стремятся создавать катализаторы на основе более дешевых, «землеродных» элементов, таких как железо, никель или медь, или вообще обходиться без металлов.

Химики стремятся создавать катализаторы на основе более дешевых, «земных» элементов, таких как железо, никель или медь.

Никель является особенно привлекательным кандидатом для имитации химического состава палладия и платины, поскольку он находится непосредственно над ними в периодической таблице и, следовательно, обладает схожими свойствами. Например, в Швейцарском федеральном технологическом институте в Лозанне химик-синтетик Ксиле Ху и его группа работают с удивительно универсальным комплексом никеля 9.0177 2 , о котором они впервые сообщили в 2008 году. Комплекс состоит из иона никеля, окруженного одним большим лигандом, который связывается с ним в трех местах, оставляя четвертое место связывания доступным для катализа реакций. Подобный лиганд уже используется в некоторых палладиевых катализаторах. Но радиус иона никеля почти на 20% меньше, чем у иона палладия, поэтому Ху пришлось сжать лиганд, чтобы он более плотно прилегал к никелю. Для этого он заменил атомы фосфора в лиганде атомами азота меньшего размера.

В результате получается жесткий лиганд, который стабилизирует ион никеля, поскольку он выполняет широкий спектр реакций ^3,4,5 . Оригинальный никелевый катализатор уже коммерчески доступен, и Ху систематически модифицирует лиганд, чтобы создать целое семейство катализаторов.

В 2008 году химики обнаружили, что некоторые стандартные катализаторы можно сделать более мощными, объединив их с методом, известным как фотоокислительно-восстановительный катализ. Когда фотоокислительно-восстановительные катализаторы поглощают свет, электрон перескакивает с иона металла на лиганд и застревает там, оставляя молекулу в нестабильном состоянии. «Катализатор отчаянно пытается заполнить дыру в металле и избавиться от электрона в лиганде», — объясняет Дэвид Макмиллан, химик из Принстонского университета в Нью-Джерси, впервые сообщивший о ⁶ идея в сотрудничестве с химиком Дэвидом Ницевичем из Университета Северной Каролины в Чапел-Хилл. Но единственный способ, которым фотоокислительно-восстановительная система может добиться этого, — обменяться электронами со стандартным катализатором, перезарядив его и запустив химические превращения, которые ранее были невозможны. В качестве бонуса фотоокислительно-восстановительный катализ управляет процессом за счет энергии, поглощаемой им из света, что снижает количество тепла, необходимого для поддержания реакции.

Nicewicz и MacMillan независимо друг от друга использовали фотоокислительно-восстановительный катализ, чтобы значительно улучшить реакцию Бухвальда-Хартвига, которая часто используется для связывания углерода с азотом при изготовлении лекарств. Как правило, реакция требует использования солей палладия, дорогих лигандов на основе фосфора и труднодоступных реагентов. Но в 2015 году группа Ницевич объявила о ⁷, что она не только создала связь углерод-азот с использованием полностью безметаллового катализатора, но и сделала это, исходя из более дешевых и доступных реагентов; он уже используется фармацевтическими компаниями, говорит Ницевич. В июне группа Макмиллана и ее сотрудники из Merck Research Laboratories в Рэуэе, штат Нью-Джерси, сообщили ⁸, что реакция Бухвальда-Хартвига работает с небольшими количествами иридиевого поглотителя света и соли никеля, что устраняет необходимость в лигандах.

Особая задача для многих исследователей состоит в том, чтобы найти более эффективные способы создания связей углерод-фтор в основе фторированных соединений, которые широко используются в фармацевтике, агрохимикатах и медицинской визуализации. В настоящее время соединения производятся с использованием дорогостоящих специализированных реагентов или высокоагрессивного газа фтористого водорода. В 2013 году группа исследователей под руководством Сэнфорда показала ⁹, как сделать такие связи с более безопасной солью фторида калия с использованием медного катализатора. Во-первых, катализатор подвергается воздействию соединения, которое отбирает у него три электрона. Это приводит к тому, что катализатор настолько жаждет электронов, что может вытягивать часть из близлежащего иона фтора, который удерживает их в заведомо жесткой хватке. Тогда фторид настолько отчаянно нуждается в замещающем электроне, что с готовностью связывается с атомом углерода, чтобы получить его.

Камешки в ручье

Несмотря на свою универсальность, многие гомогенные катализаторы хрупкие. Их внутренние связи ослабевают после длительного воздействия тепла и столкновений с молекулами реагентов, и их лиганды начинают распадаться. «Они умирают через некоторое время, — говорит Сэнфорд.

Это главная причина, по которой в крупной промышленности часто используются «гетерогенные» катализаторы: твердые материалы, которые фиксируются на месте, в то время как реагенты протекают мимо. Классическим примером является смесь порошкообразной платины и других металлов, содержащаяся в каталитических нейтрализаторах, очищающих выхлопные газы автомобилей. В прошлом химикам было трудно проектировать гетерогенные катализаторы с атомарной точностью, потому что было трудно создать и изучить активные центры, в которых происходит катализ, в твердом материале. В основном им приходилось оптимизировать катализаторы методом проб и ошибок. Но что меняется, говорит Скотт, «это синтетический контроль, который мы можем осуществлять над материалами». В частности, быстрый прогресс в области нанотехнологий позволяет химикам работать над созданием систем с надежностью твердых катализаторов и высокой эффективностью гомогенных.

В Государственной ключевой лаборатории катализа Китайской академии наук в Даляне директор Цань Ли использовал наночастицы оксида платины и кобальта для создания катализатора для расщепления воды солнечным светом ¹⁰ (см. «Светоделитель»). Он начинает с того, что прикрепляет наночастицы к кристаллам полупроводника, называемого оксидом висмута-ванадия, причем каждый тип частиц тщательно изолируется на определенной поверхности каждого кристалла. Затем, когда он погружает кристаллы в воду и подвергает их воздействию света, фотоны ударяются о полупроводник и освобождают электроны. Результатом является поток тока, который наночастицы используют для расщепления молекул воды на водород и кислород. Газообразный кислород выходит из участков оксида кобальта, в то время как положительно заряженные ионы водорода мигрируют к частицам платины. «Мы разделили активные центры, чтобы заблокировать обратную реакцию», — говорит Ли, то есть опасное взрывное превращение водорода и кислорода обратно в воду. (Чтобы упростить экспериментальную установку, ионы водорода в настоящее время захватываются отдельным соединением, а не превращаются в газ.) Этот процесс еще недостаточно эффективен, чтобы быть экономически выгодным, говорит Ли. Но его команда тестирует комбинации полупроводников и металлических катализаторов, чтобы усовершенствовать конструкцию.

Фото: Nik Spencer/Nature

Одри Мурс, химик из Университета Макгилла в Монреале, Канада, решает неприятную проблему в фармацевтической, косметической и пищевой промышленности, где часто используются катализаторы на основе ионов тяжелых металлов. Ионы палладия, рутения и платины токсичны, поэтому продукты, изготовленные с их использованием, нельзя продавать, пока они не пройдут ряд тщательных и дорогостоящих этапов очистки. Мурс работает над альтернативными катализаторами на основе железа, которые намного безопаснее.

В 2014 году ее исследовательская группа подготовила серию полых магнитных наночастиц оксида железа для получения бензальдегида ¹¹ : молекулы, которая пахнет миндалем и широко используется в ароматизаторах. Как правило, он производится путем взаимодействия определенных соединений, поглощающих электроны, со стиролом: приятно пахнущей, но опасной жидкостью, которая больше известна как сырье для пластмасс. Процесс имеет тенденцию генерировать относительно небольшое количество бензальдегида, смешанного с другими молекулами. Но наночастицы железа Мура катализируют более контролируемую реакцию между стиролом и кислородом, давая почти чистый бензальдегид. И в качестве дополнительного преимущества железо является магнитным, поэтому в конце реакции наночастицы железа могут быть извлечены для повторного использования с помощью магнита.

Беспристрастность

При создании больших сложных молекул, таких как стероиды, антибиотики или гормоны, основная проблема связана с хиральностью, или «направленностью» атома углерода. Такой атом, несущий четыре разные группы, может иметь две конфигурации, являющиеся зеркальным отражением друг друга, как руки человека. Сложная молекула может содержать много таких атомов углерода — и если хотя бы один из них имеет неправильную конфигурацию, соединение может плохо взаимодействовать с человеческим телом. Одним из печально известных примеров является талидомид, препарат, разработанный в 1950s для лечения утренней тошноты у беременных женщин. Одна хиральная конфигурация, по-видимому, была эффективной и безопасной для этой цели. Но многие химики считают, что именно его зеркальное отражение, которое присутствовало в безрецептурном препарате, стало причиной рождения младенцев с тяжелыми деформациями конечностей.

Молекулы из сырья биомассы содержат большое разнообразие хиральных атомов углерода в цепи, и отличить один от другого практически невозможно. «Небольшой молекулярный катализатор не распознает его, — говорит Хартвиг. Вместо этого химики обращаются к биологическим ферментам, которые могут быть достаточно большими, чтобы распознавать общую форму молекулы-мишени и определять связь, в которой должна происходить реакция. Ферменты также имеют то преимущество, что используют воду в качестве растворителя и работают при температуре тела, что делает их более экологичными, чем процессы, требующие токсичных растворителей и большого количества тепла.

Однако встречающиеся в природе ферменты не всегда катализируют реакции, которые нужны химикам, поэтому одним из направлений исследований катализа является переработка этих белков таким образом, чтобы они это делали. Хартвиг изучал фермент гема, который подобен соединениям, переносящим кислород в красных кровяных тельцах, и разработал ¹² искусственный фермент, который заменяет комплекс иридия для центра железа гема. Хотя это противоречит цели замены драгоценных металлов широко распространенными на Земле, говорит Хартвиг, иридий может работать с прочными связями, такими как связи между углеродом и водородом, чего не может железо. Его команда использует кристаллографические данные для изучения структур фермента вблизи иридиевого участка и систематически модифицирует их, чтобы они могли точно преобразовать углерод-водородную связь в углерод-углеродную связь с желаемой хиральной конфигурацией, что является серьезной задачей. Таким образом химики могут приготовить сотни или даже тысячи новых ферментов, ограничиваясь только временем, необходимым для их тестирования и анализа их активности.

Тем не менее, ферменты очень специфичны в отношении своей цели, и хотя они дают продукт с единственной хиральной конфигурацией, часто это нежелательная конфигурация. «Если вас интересует другое, у вас проблемы», — говорит Стеллиос Арсениядис, химик-синтетик из Лондонского университета королевы Марии. Чтобы решить эту проблему, Арсениядис сотрудничает с Майклом Смитаной из Университета Монпелье во Франции, чтобы сделать катализаторы из ДНК. Хотя большинство естественных спиралей ДНК закручиваются только в одном направлении, можно создать искусственную версию, которая закручивается в противоположном направлении.

Разное