ФОТОКАТАЛИТИЧЕСКОЕ РАСЩЕПЕЛЕНИЕ ПОЛИСАХАРИДОВ ПОД ДЕЙСТВИЕМ КЕПЛЕРАТА {Mo72Fe30} В ВОДНЫХ РАСТВОРАХ
Старкова К.А., Манавалан Р.К., Гржегоржевский К.В.
Уральский федеральный университет
620002, г. Екатеринбург, ул. Мира, д. 19
Расщепление природных полимерных субстратов посредством радикального окисления перекисью водорода является актуальной задачей для исследования в области промышленных процессов гидролиза полисахаридов. Используемые традиционные подходы (кислотный, щелочной и ферментативный гидролиз), несмотря на простоту реализации, отличаются большими временными затратами, плохим контролем над молекулярно-массовым распределением в продуктах и требуют трудоемкой процедуры очистки. В качестве альтернативной стратегии (рис.1) нами предлагается использование фотокаталитических систем, основанных на способности кеплерата {Mo72Fe30} под действием света приводить к реакции диспропорционирования перекиси водорода [1]. В качестве модельного объекта исследования нами выбрана карбоксиметилцеллюлоза (КМЦ) и альгинат натрия (Alg-Na). В работе проводится гидролиз КМЦ и Alg-Na перекисью водорода с кеплератом в качестве фотокатализатора в видимом спектральном диапазоне с облучением длиной волны 450 нм. Структура кеплерата подтверждается данными ИК и КР-спектроскопии. Анализ продуктов фотокаталитического распада КМЦ выполнен посредством вискозиметрического анализа, 1Н ЯМР-спектроскопии и гель-проникающей хроматографии (ГПХ). Полученные данные показывают, что при облучении 3% водного раствора Alg-Na (1295 моль Alg-Na на моль 1{Mo72Fe30}) синим светодиодом (20 Вт, 450 нм) за 1 минуту происходит многократное падение вязкости системы, обусловленное деградацией макромолекулярной структуры полимеры.
Рисунок 1. Схематическое представление {Mo72Fe30} в качестве фотокатализатора для реакции расщепления карбоксиметилцеллюлозы
Таким образом, предложенный в работе подход к фотокаталитической переработке полисахаридов имеет перспективу для дальнейшего развития и реализации в индустриальных процессах.
1. Rezaeifard.A., et al. Tetrahedral Keggin Core Tunes the Visible Light-Assisted Catalase-Like Activity of Icosahedral Keplerate Shell // Inorganic Chemistry. 2022. Vol. 61, № 20.
Исследование выполнено в рамках работ по государственному заданию № FEUZ-2026-0011.