Статья по совместному проекту ученых ИОХ РАН и НПИ вошла в пятерку наиболее цитируемых работ журнала ACS
По словам авторов исследования, в настоящее время методология синтеза органических веществ на основе металл-катализируемых реакций находится в стадии интенсивного развития. За последние годы были открыты каталитические процессы, позволяющие создавать новые материалы недоступными ранее способами, позволяющими резко сократить число технологических стадий и капиталоемкости производства, снизить количество отходов. Однако одной из ключевых проблем, сдерживающей развитие методологии синтеза на основе металл-катализируемых реакций, является низкая стабильность металлокомплексных катализаторов.
Одним из перспективных путей решения этой проблемы является применение лигандов, способных к образованию прочной связи с металлом и получение высокостабильных комплексов, среди которых наиболее стабильными считаются комплексы с N-гетероциклическими карбенами.
Ученые из Южно-Российского государственного политехнического университета (НПИ) в Новочеркасске и Института органической химии им. Зелинского РАН провели системное исследование по гомогенным катализаторам, исследовали системы катализаторов на основе N-гетероциклических карбенов.
Ранее считалось, что связь между металлом и N-гетероциклическими карбенами в процессе каталитических реакций сохраняется и с катализаторами на основе этих комплексов реализуется только молекулярный катализ. Однако результаты исследования доказывают, что такие комплексы также способны распадаться с разрывом связи металл- лиганд с образованием более активных в исследуемой реакции частиц металла. «Мы исследовали систему систему, в которой реакция катализируется продуктами деструкции этого комплекса. Зачастую молекулярный комплекс является лишь резервуаром истинных катализаторов, которые генерируются в процессе самой реакции. Эти комплексы являются источниками активных кластеров и наночастиц, которые там образуются. Основное достоинство этих комплексов заключается в том, что высвобождение активных частиц металла происходит постепенно, в течение определенного времени, и тем самым поддерживается концентрация активных частиц на должном уровне, и каталитический процесс может продолжаться длительное время. Если сразу вводить наночастицы в реакционную массу, они будут очень быстро агломерировать и превращаться в неактивные формы катализатора. Мы это доказали рядом экспериментов и расчётными данными», — отметил Александр Астахов, один из учатников исследования.
По его словам, в настоящее время гомогенный катализ активно развивается, однако данное направление имеет большое будущее и может стать доминирующим на новом этапе развития науки. Появляются новые данные, которые зачастую противоречат устоявшимся постулатам. Во многом это объясняется возникновением динамических систем, в которых могут образовываться разные частицы с разной активностью, способные превращаться друг в друга в каталитической системе. Поэтому неудивительно, что результаты данного исследования представляют огромный интерес для ученых всего мира, и статья по совместному проекту, выполненному при поддержке гранта РНФ, нашла отклик в научном сообществе, несмотря на то, что с момента её публикации прошло всего около года.
«Когда человечество найдет способ управлять такими динамическими системами и стабилизировать активную форму катализатора, это будет большой прорыв в гомогенном катализе. Мы в данной работе сделали еще один шаг к пониманию процессов, протекающих при образовании таких систем», — подчеркнул ученый.
Для справки:
Журнал Organometallics американского химического общества (American Chemical Society, ACS) опубликовал около 600 статей в 2017 году. Совместная работа ученых ИОХ РАН и НПИ вошла в TOP 5 наиболее цитируемых статей по данным Web of Science (категория TOP 1% самых цитируемых работ).
Astakhov A.V., Khazipov O.V., Chernenko A.Yu., Pasyukov D.V., Kashin A.S., Gordeev E.G., Khrustalev V.N., Chernyshev V.M., Ananikov V.P., "A New Mode of Operation of Pd-NHC Systems Studied in a Catalytic Mizoroki–Heck Reaction", Organometallics, 2017, 36, 1981–1992.
Ссылка на статью: https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.organomet.7b00184