Új eredmény a kémiai katalizátorok használatában

Az ELTE vegyészei nemrég megmutatták, hogy a nemesfém-katalizátor már nyomnyi mennyiségben is képes katalizálni az átalakulást. Eredményüket óriási érdeklődés övezte világszerte.

A gyógyszeriparban katalizátorként az egyik leggyakrabban alkalmazott fém a változatos kémiai kötések kialakítására alkalmas palládium, a rá épülő (és 2010-ben Nobel-díjjal jutalmazott) Suzuki-reakciót ma már rutinszerűen alkalmazzák a gyógyszerkutatásban. A palládium azonban a többi fémhez hasonlóan drága és mérgező, márpedig a gyógyszeriparnak olyan katalizátorok kellenek, amelyek nagyon kis mennyiségben is képesek nagy mennyiségű hatóanyag előállítására, illetve olcsóbb és kevésbé mérgező alternatívát kínálnak. Éppen ezért a kutatók jó ideje gőzerővel keresik a fémmentes átalakítás módját.

A közelmúltban nagy izgalmat váltott ki, amikor megjelent egy ilyen, a szakterületen tehát áttöréssel kecsegtető megoldás. A tudósok kétkedéssel fogadták a hírt, és azonnal nekiláttak kipróbálni a rendkívüli módszert saját laboratóriumaikban.

A leggyorsabbak azonban az ELTE Diagnosztika és Terápia Kiválósági Program és a Kémiai Intézet munkatársai voltak. Korábbi kutatásaik alapján a világon elsőként bebizonyították, hogy az átalakulásért most is a palládium a felelős,csakhogy ez a fém az eredeti eljárásban annyira kis mennyiségben és véletlenszerűen volt jelen, hogy az eljárás kidolgozói által használt analitikai módszerekkel nem lehetett észlelni a jelenlétét.

Bár a Nature Catalysis hasábjain 2021 decemberében megjelent cikkük rávilágít a katalíziskutatás problémáira is, igazi jelentőségét nem ez adja. Gonda Zsombor, Novák Zoltán és Tolnai Gergely vezetésével az ELTE kutatói arra döbbentették rá a világot, hogy a Suzuki-reakció rendkívül kis mennyiségű palládium katalizátor jelenlétében is megvalósítható, ráadásul ez a kis mennyiség különféle formákban akkor is jelen lehet a reakcióban, ha erre nem is gondolnak a kutatók. Ez pedig máris egészségesebbé és költséghatékonyabbá teszi az átalakítási eljárást, amire a modern gyógyszeripar törekszik.

A magyar kutatók cikke pillanatok alatt a szakma elsőszámú olvasmánya lett világszerte. 2022. június 16-án a Naturben megjelent  egy átfogó cikk Miért nem tudnak a vegyészek a palládiummal szakítani? címmel, amelyben a palládium-ügy eddigi fejleményeit foglalják össze. A cikk részletesen foglalkozik a magyar kutatók döntő befolyásával a történetre. Az ELTE vegyészei már korábban jelentősen hozzájárultak a világszinten előtérben lévő palládiumkutatáshoz, írják, most pedig iránymutatást készítettek a valódi katalizátor formájának, minőségének meghatározására. Ennek alapján újfajta módszerrel állították elő a vélt katalizátort, amelyet többszörösen is megtisztítottak, és megvizsgálták az átalakítás körülményeit is. Ily módon roppant gyorsan és megbízhatóan sikerült a rendkívüli közleményt pontosítani, sőt megállapítani, hogy az ott katalizátorként leírt anyag valójában csak hordozója egy különlegesen hatékony katalizátornak, amelyet azonban önmagában is alkalmazni lehet.

Mindez azt jelenti, hogy a palládiumot egyelőre nem lehet más anyagokkal helyettesíteni, a kutatóknak bele kell törődniük, hogy ez az ezüstfehér fém bármennyire drága és mérgező is, jelenleg kihagyhatatlan a katalizált folyamat során. Azonban elegendő belőle egy igen csekély mennyiség is, hogy beinduljon az átalakítási folyamat. Ennek egyik gyakorlati haszna pedig a növényvédőszer-ipar mellett éppen a gyógyszeriparban várható, ahol az ún. Suzuki-reakciót, ezáltal a palládiumot jelenleg hatalmas mennyiségben használják.

„Új módszerünk lehetővé teszi, hogy a kutatások során gyakran álpozitív eredményeket adó új katalizátorokat már a kutatások korai szakaszában kiszűrjük. Így hatékonyan jutunk újfajta katalizátorokhoz, vagy akár több nagyságrenddel javíthatjuk a korábbiak hatékonyságát” – fűzi hozzá a történethez Tolnai Gergely adjunktus, az ELTE-s kutatás egyik vezetője.