ИСТИНА

Цель проекта состоит в разработке высокоэффективных гетерогенных катализаторов для каталитических процессов в области тонкого органического синтеза на основе реакций кросс-сочетания, реакций восстановления и окисления. На основе Pd-содержащих полиметаллических микро- и наночастиц переходных металлов, а также гибридных носителей, планируется создать активные легко регенерируемые катализаторы с невысоким содержанием палладия. Проект является междисциплинарным, объединяет методы и подходы катализа, химии материалов и технологии тонкого органического синтеза.

The project is dedicated to the creation of new highly efficient heterogeneous catalysts for cross-coupling, reduction, and oxidation processes, as well as the development of new methods of catalysis in an aqueous medium in the presence of accessible ionic liquids. The key idea of ​​creating new catalysts is the formation of palladium-doped polymetallic micro- and nanocomposites, which will consist of a mono- or bimetallic core based on active metals (Al, Zn, Fe, Ni, Co) and a protective shell of inert metals (Cu, Ag , Ru, Au). Using Pd-containing polymetallic nanoparticles of transition metals and hybrid supports, including magnetic ones, it is planned to create active easily regenerated catalysts with a low palladium content. It should be emphasized that the polymetallic composites and processes being developed in the project will be maximally focused on catalysis in environmentally friendly conditions. The project is multidisciplinary, combines the methods and approaches of catalysis, material chemistry and fine organic synthesis technology.

В проекте будут решаться следующие фундаментальные задачи: • разработать простые и удобные методы синтеза Pd-содержащих полиметаллических нанокластеров и микрочастиц переходных металлов. • разработать технологичные методы нековалентной модификации доступных оксидных и углеродных мезопористых носителей ионными жидкостями и биополимерами. • на основе модифицированного золь-гель метода (без стадии сушки в сверхкритических условиях) создать оксидные и ферромагнитные гибридные носители. • разработать технически простые методы осаждения полиметаллических наночастиц на мезопористые носители. • провести испытание полученных полиметаллических наночастиц и композитов в качестве многоразовых гетерогенных катализаторов в реакциях кросс-сочетания, восстановления и окисления. • осуществить адаптацию разработанных гетерогенных каталитических систем и процессов к водным средам. • На основе разработанных подходов осуществить синтез практически значимых соединений в экологически чистых условиях. Ожидаемая эффективность полиметалличесих катализаторов будет настолько высока, что позволит в мягких условиях осуществлять процессы кросс-сочетания, восстановления и окисления с высокими выходами, за короткий промежуток времени, кардинально упростить стадию выделения целевых соединений за счет отказа от дорогостоящих и трудоемких хроматографических методов. При этом разрабатываемые в проекте каталитические композиты и процессы будут максимально направлены на катализ в воде и водных средах. Особое внимание будет уделено проведению процессов кросс-сочетания (реакции Сузуки, Хека и Соногаширы) в среде доступных ионных жидкостей на основе кристаллогидратов некоторых солей. В результате выполнения проекта будут созданы фундаментальные основы эффективных технологий органического синтеза и экологически безопасных каталитических процессов.

На кафедре органической химии в группе металлокомплексного катализа под руководством проф. Н.А. Бумагина проводится изучение каталитических реакций, в которых происходит образование связей углерод-углерод и углерод-элемент. В ходе этих исследований было разработано несколько принципиально новых модификаций проведения реакций кросс-сочетания в условиях гомогенного и гетерогенного катализа.

1. Будет выполнен дизайн и разработаны удобные методы синтеза новых Pd-содержащих полиметаллических микро- и нанокомпозитов, которые будут сформированы из моно- или биметаллического ядра на основе активных металлов (Al, Zn, Fe, Ni, Co) и защитной оболочки из инертных металлов (Сu, Ag, Ru, Au). 2. Будут предложены технологичные методы нековалентной модификации доступных оксидных и углеродных мезопористых носителей доступными ионными жидкостями и биополимерами. 3. На основе усовершенствованного золь-гель метода будут предложены простые технологии получения мезопористых оксидных носителей и их гибридов с ферромагнитными материалами с сохранением пористости и размера пор без использования сушки в сверхкритическом СО2. 4. Будут разработаны новые и технически простые способы осаждения Pd-содержащих полиметаллических наночастиц на мезопористые носители. 5. Методами электронной микроскопии, ЭДС анализа, рентгеновской дифрактометрии, ИК и рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии будут получены характеристические данные по составу, строению и морфологии полиметаллических микро- и наночастиц, гибридных носителей и каталитических композитов на их основе. 6. На основе созданных многоразовых полиметаллических катализаторов будут разработаны эффективные методы проведения процессов кросс-сочетания, восстановления и окисления в экологически чистых условиях. 7. С помощью разработанных каталитических процессов будут синтезированы образцы практически важных биарилов, их гетероциклических аналогов, арилированных олефинов и ацетиленов. Таким образом, в результате выполнения проекта будут получены фундаментальные данные и практические результаты в области разработки каталитических технологий тонкого органического синтеза практически значимых соединений. На основе полиметаллических композитов и гибридных носителей будут созданы новые гетерогенные катализаторы с невысоким содержанием палладия. Ожидаемая эффективность новых катализаторов будет настолько высока, что позволит проводить каталитические процессы в мягких условиях с высокими выходами целевых соединений. Особо следует отметить, что разрабатываемые в проекте методы синтеза полиметаллических катализаторов не требуют специального оборудования и поэтому будут доступны широкому кругу химиков-синтетиков и технологов. Полученные в проекте результаты будут опубликованы в индексируемых в Web of Science, Scopus и eLibrary изданиях, включая высокорейтинговые.