Несмотря на то, что гетерополикислоты представляют собой гомогенные полиоксометаллатные катализаторы с отличной производительностью, выделение этих соединений из реакционной смеси после окончания реакции достаточно сложно, что ограничивает возможность практического применения подобных систем.

Внедрение полиоксометаллата в полость металлоорганической каркасной структуры [metal-organic framework (MOF)] позволило исследователям из Бельгии разработать способ высвобождения и повторного захвата катализатора «по желанию экспериментатора».

Ключом к созданию новой системы является различная растворимость металлоорганических каркасных структур от типа растворителя. Исследователи, работающие под руководством Джонаха Мартенса (Johan Martens) из Университета Лёвена растворяли катализатор, инкапсулированный в клетку, запуская разрушение металлоорганической каркасной структуры и высвобождение гетерополикислоты. На следующем этапе исследователи гексан, с помощью которого осуществлялась повторная самосборка системы катализатор/металлоорганическая каркасная структура, в результате которого образуется твердого вещества синего цвета, которое может быть достаточно легко отделено от реакционной смеси с помощью центрифугирования.

Мартенс отмечает, что в начале работы исследователи потратили много времени на подбор подходящей системы растворителей и были очень рады, когда правильная комбинация была подобрана.

Регенерация и повторное использование катализатора за счет обратимой инкапсуляции катализатора в металлоорганическую-каркасную структуру. (Рисунок из Chem. Sci., 2012, DOI: 10.1039/c2sc01102f)

До настоящего времени самым простым способом регенерации катализаторов подобного типа являлось их необратимое связывание с твердыми носителями, такими как цеолиты, мезопористый оксид кремния или те же металлоорганические каркасные структуры. Однако, такой подход зачастую приводил к понижению активности катализатора и добавлял новые проблемы, например – проблемы, связанные с устойчивостью каталитической системы. Применение металлоорганической каркасной структуры, способной к разрушению и самосборке приводит к тому, что гетерополикислота не связана с каким-то носителем и сохраняет свою каталитическую активность даже при повторном использовании.

Новый метод регенерации катализатора предоставляет новые возможности для применения гетерополикислот в промышленном катализе. Мартенс заявляет, что он уже общался с коллегами, использующими гетерополикислоты в качестве катализатора, чтобы те смогли полностью изучить возможности новой системы в настоящих каталитических процессах, ускоряемых полиоксометаллатами.