В ИОХ РАН состоялось заседание диссертационного совета

14 мая на заседании диссертационного совета прошла успешная докторская защита.

Кашин Алексей Сергеевич представил диссертацию на соискание ученой степени доктора химических наук «Развитие метода электронной микроскопии для изучения стехиометрических процессов с участием соединений переходных металлов и каталитических реакций тонкого органического синтеза в однородных и структурированных жидких средах».

Научный консультант:

Анаников Валентин Павлович — д.х.н., академик РАН, заведующий Лабораторией металлокомплексных и наноразмерных катализаторов ИОХ РАН.

В ходе проделанной работы Алексей Сергеевич Кашин получил следующие результаты и выводы:

• Создание новой комплексной методологии применения техник твердофазной и жидкофазной электронной микроскопии позволило осуществить исследование механизмов химических процессов в жидких органических средах, основанное на прямой визуализации структуры и динамического поведения реагирующих частиц на нано- и микроразмерном уровнях. Впервые статическая in situ и динамическая operando электронная микроскопия были применены для изучения металл-катализируемых реакций органического синтеза в жидкой фазе, что позволило выявить ключевые процессы, отвечающие за формирование активной формы катализатора в реакциях образования связей углерод-углерод и углерод-сера.
• Анализ морфологии и химического состава жидкофазных систем на основе соединений палладия и золота позволил выявить основные пути и закономерности формирования металлсодержащих частиц в присутствии органических субстратов и лигандов. Так, было показано, что восстановление комплексов золота в растворе в присутствии фосфинового лиганда в свободной или связанной форме позволяет получить частицы наноразмерной металлической фазы, не доступные в аналогичных безлигандных условиях. В случае жидкофазных каталитических систем на основе соединений палладия было установлено, что ключевую роль в формировании каталитически активной фазы в реакциях образования связи углерод-углерод играет непосредственно органический субстрат — арилгалогенид, способствующий образованию наночастиц координационного полимера, в котором реакционноспособные палладиевые центры стабилизированы атомами галогена.
• Применение комбинации техник стандартной твердофазной и современной жидкофазной in situ и operando электронной микроскопии, а также ряда спектральных методов, позволило установить закономерности формирования и распада структурированных серасодержащих координационных полимеров — тиолятов никеля и меди в органических средах. Было показано, что данные соединения способны легко отщеплять SR-группы как в твёрдой фазе, так и в среде органических растворителей, с формированием металлических центров различной природы. Это свойство позволяет использовать тиоляты металлов в качестве исходных соединений для получения структурированных бинарных материалов, в роли универсальных катализаторов реакций образования связей углерод-сера, а также в качестве синтетических эквивалентов тиолов и дисульфидов в органических превращениях.
• При помощи метода сканирующей электронной микроскопии in situ была осуществлена прямая визуализация структуры жидких микродоменов, образующихся в простых бинарных системах и сложных реакционных средах на основе ионных жидкостей. На примере микрогетерогенных смесей ИЖ/вода было продемонстрировано преимущество электронной микроскопии, как метода визуализации микроструктуры на границах раздела фаз жидкость-жидкость. В случае сложных каталитических систем на основе ИЖ было показано, что наличие микродоменной структуры у реакционной смеси приводит к стабилизации частиц катализатора и росту их активности в целевых превращениях.
• СЭМ-исследования поведения систем ИЖ/вода, проведённые в режиме operando при облучении электронным пучком, внешнем нагреве и ультразвуковом воздействии, позволили предложить методы управления структурой жидких микродоменов и контроля реакционной способности растворённых в них химических соединений. Регистрация наблюдаемых процессов в форме СЭМ-видео и их последующий анализ при помощи нейронных сетей позволили установить связь между характером сольватации ионов в смесях ИЖ/вода и подвижностью жидкой микрофазы.

В ходе заседания диссертационного совета ИОХ РАН Алексею Сергеевичу Кашину присудили ученую степень доктора химических наук по специальности 1.4.14 – «кинетика и катализ».