Разработка металлокомплексных наноразмерных гомогенных катализаторов для тонкого органического синтеза

Целью работы являлось создание наноразмерных систем, используемых в каталитических реакциях образования новых связей углерод-углерод и углеро-гетероатом.
В 2005 году разработан и исследован ряд новых каталитических систем и методов проведения каталитических реакций сочетающих достоинства гомогенного и гетерогенного катализа: (а) системы на основе наночастиц палладия, заключенных в мицеллы из амбифильных блок-сополимеров полистирол-полиэтиленоксид и ПАВ; (б) системы на основе комплексов палладия, иммобилизованных на сшитой полифениленовой матрице, содержащей бипиридильные группы.
  Системы обладают высокой каталитической активностью во многих органических реакциях. Среди них есть тривиальные, модельные реакции Хека и Соногашира, и более сложные процессы, такие как каскадные процессы гетероциклизации с участием замещенных ацетиленов, приводящие к образованию гетероциклических соединений.
Исследованы гетерогенные системы – высокодисперсный металлический палладий, нанесенный на уголь и хитозан, а также коллоидный палладий, стабилизированный в полимерной мицелле, в реакциях каталитического гидрирования активированных олефинов типа 1-арилэтенилфосфоновых кислот и их эфиров.
Изученные каталитические системы могут быть регенерированы и многократно использованы, они позволяют проводить реакции в экологически чистом и дешевом растворителе – воде и водных смесях с органическими растворителями. Внедрение подобных нанесённых (иммобилизованных) наноразмерных катализаторов даст возможность их лёгкого отделения от продукта, что особенно важно при получении препаратов медицинского назначения (меньше затрат на очистку) и позволит решить проблемы “Зелёной химии” (отсутствие тяжёлых металлов в отходах, а, следовательно, и в окружающей среде).

Целью работы являлось создание наноразмерных систем, используемых в каталитических реакциях образования новых связей углерод-углерод и углеро-гетероатом. Основной задачей являлось получение эффективных катализаторов на основе палладия никеля, способных к многократному использованию.
В 2006 году разработан и исследован ряд новых каталитических систем на основе палладия и никеля, имеющих наноразмерные структуры. К числу таких катализаторов относятся наночастицы палладия, заключённые в мицеллы кросс-сополимеров. Такие системы растворимы в воде (микрогетерогенные системы) и способны к отделению центрифугированием или мембранной фильтрацией. Данная каталитическая система использована в синтезе биарилов (реакция Сузуки), арилировании олефинов (реакция Хека) и в карбонилировании с участием водорастворимых реагентов в воде или водном метаноле. Показана их высокая эффективность и способность к многократному использованию.
Другим типом исследуемых катализаторов явились палладиевые кластеры, образующиеся в результате восстановления Pd (II) в присутствии имидазольного полимера, способного стабилизировать наноразмерные палладиевые частицы и предотвращать их агрегацию. Активность системы и возможность её рециклизации проверена в реакции Хека.
Получены полимерные никелевые комплексы [Ni(SR)2]n и [Ni(SeR)2]n, имеющие прекрасную наноструктуру. Их активность в реакция присоединения ArSR и ArSeR к алкинам значительно превосходит активность соответствующих гомогенных катализаторов.
Коллоидные частицы палладия, также нанометрового размера, удалось получить на хитозане, модифицированном глутаровым альдегидом ( гетерогенная система). Многократное использование системы продемонстрировано в реакциях гидрирования 1-арилэтенилфосфонатов.