Учеными ИОХ РАН проведено комплексное исследование механизма каталитических реакций с участием N-гетероциклических карбенов
N-Гетероциклические карбены (NHC) являются одними из лучших лигандов для использования в процессах, катализируемых переходными металлами. Это обусловлено их особенными электронными и стерическими свойствам, а также стабильностью комплексов металл/NHC. Однако структура металлических наночастиц, образующихся in situ в каталитических системах в ходе катализа с участием переходного металла и NHC-лигандов, остается малоизученным и актуальным вопросом.
В своем недавнем исследовании ученые Лаборатории металлокомплексных и наноразмерных катализаторов ИОХ РАН впервые показали образование наночастиц Pd, модифицированных NHC-лигандом, в каталитических реакциях кросс-сочетания. Доказательства этого были получены с использованием сложной техники эксперимента ядерного магнитного резонанса замороженных реакционных смесей ssLNMR (SS NMR spectra of frozen phases – буквально заморозка реакционной смеси в жидком азоте в ЯМР-ампуле и регистрация SS NMR при т. ниже –100°C). Быстрое охлаждение реакционных смесей в жидком азоте фиксирует наночастицы в их истинном каталитически активном состоянии, что позволяет анализировать даже самые маленькие и реакционноспособные частицы. Также посредством компьютерного моделирования и экспериментальных каталитических испытаний исследователями была обнаружена способность незначительного количества NHC лигандов существенно влиять на стабильность и активность систем наночастиц, образующихся после разложения молекулярных прекатализаторов Pd/NHC. На основании всех полученных данных учеными была впервые подтверждена концепция гибридного M/NHC-катализа – высокоэффективного подхода, сочетающего в себе лучшие свойства молекулярного гомогенного катализа (активность и селективность) со свойствами гетерогенного катализа (гибкость и накопление/высвобождение активных частиц). В совокупности этот проект стал основой для будущих достижений в исследовании сложной области взаимодействия металла и лиганда. Для команды из Лаборатории металлокомплексных и наноразмерных катализаторов ИОХ РАН он не только принес новые знания и вдохновил на разработку нового метода, но также значительно стимулировал развитие твердотельного ЯМР в ИОХ РАН на передовом научном уровне.
Источник:
Darya O. Prima, Natalia S. Kulikovskaya, Roman A. Novikov, Alexander Yu. Kostyukovich, Julia V. Burykina, Victor M. Chernyshev, Valentine P. Ananikov Revealing the mechanism of combining best properties of homogeneous and heterogeneous catalysis in hybrid Pd/NHC systems Angew. Chem. Int. Ed. 2024, e202317468. DOI: 10.1002/anie.202317468.
Научная Школа академика В.П.Ананикова
Тг-канал: https://t.me/AnanikovLab
Годовой отчет: https://zioc.ru/images/site/ananikovlab-report-2023.pdf
Вакансии: https://ananikovlab.ru/ru/vacancies