N-heterocycles مواد آلی مورد استفاده در صنایع شیمیایی و پزشکی هستند. برای تولید آن‌ها از کاتالیزورهای گران قیمت فلزات نجیب استفاده می‌شود. شیمیدانی از دانشگاه RUDN نانوکاتالیستی برای سنتز N-heterocycles ساخته‌اند که از اکسید روی و نیوبیم تشکیل شده است و می‌توان آن را با استفاده از پوست پرتقال بدون هیچ گونه عامل شیمیایی اضافی به دست آورد. این کاتالیست، واکنش را تقریباً ۱۰۰٪ مؤثرتر می‌کند، بنابراین کارایی را افزایش می‌دهد و هزینه تولید N-heterocycles را کاهش می‌دهد. نتایج این مطالعه در مجله Catalysis Today منتشر شده است.
ساخت یک نانوکاتالیست به کمک پوست پرتقال برای تولید N-heterocycle
N-heterocycles در تولید پلاستیک و مواد دارویی (کینین، مرفین، پیرامیدون) و به عنوان رنگ استفاده می‌شود. سنتز آن‌ها مستلزم استفاده از کاتالیزورهای مبتنی بر فلزات نجیب گران قیمت مانند طلا، پالادیوم یا ایریدیم است. تمام تلاش‌های قبلی برای استفاده از عناصر دیگر به دلیل راندمان پایین یا ناپایداری محصولات نهایی ناموفق بوده است. با این حال، شیمیدانی از دانشگاه RUDN نانوکاتالیستی را بر اساس فلزات ارزان‌تر-نیوبیم و روی- توسعه داد. این کاتالیزور جدید راندمان تقریباً ۱۰۰% را در سنتز N-heterocycle فراهم می‌کند که پیش ماده مورد استفاده در این واکنش کاتالیستی، اسید لوولینیک است.
اسید لوولینیک یکی از ۱۰ مولکول برتر پلتفرمی است که به راحتی می‌توان آن را از زیست‌توده به دست آورد. تبدیل اسید لوولینیک به N-heterocycle اخیراً به یک موضوع محبوب تبدیل شده است. دکتر رافائل لوک، رئیس مرکز طراحی مولکولی و سنتز ترکیبات نوآورانه برای علم پزشکی در دانشگاه RUDN گفت: «تیم او از یک روش مکانیکی شیمیایی برای ایجاد نانوکاتالیست استفاده کرد به این معنی که اجزای آن به سادگی در یک آسیاب مخصوص بدون حلال یا سایر مواد افزودنی مخلوط می‌شوند. پوست پرتقال به عنوان الگویی برای آماده‌سازی کاتالیزور استفاده می‌شود.»
برای آزمایش نانوکاتالیست جدید، شیمی‌دانان از آن برای تبدیل اسید لوولینیک به N-heterocycle استفاده کردند. کارآمدترین کاتالیست شامل ۱۰% نیوبیم و ۹۰% اکسید روی است. در این مورد، تقریباً تمام اسید لوولینیک (۹۷٫۴%) به N-heterocycle تبدیل شد.
یکی از پژوهشگران این طرح اضافه کرد: «این پژوهش نشان می‌دهد که اگر ساختار کاتالیست را مهندسی کنیم، می‌توان ترکیبات ارزشمندی از زباله‌های زیستی ایجاد کرد. با استفاده از زباله‌های آلی و روش‌های سازگار با محیط زیست، می‌توانیم جایگزینی برای صنعت شیمیایی مدرن که به شدت به سوخت‌های فسیلی وابسته است، ارائه دهیم.»
