РУС ENG
Министерство науки и высшего образования Российской Федерации
Российская Академия Наук

Лаборатория металлокомплексных и наноразмерных катализаторов (№30)

академик РАН Анаников Валентин Павлович
Заведующий: академик РАН Анаников Валентин Павлович
Telegram-канал:

https://t.me/AnanikovLab

ORCID: 0000-0002-6447-557X h-index = 73, >20000 цитирований (Google Scholar) h-index = 65, >15000 цитирований (Web of Science) h-index = 65, >16000 цитирований (Scopus)
Основные направления исследований
  • Катализ
  • Органический синтез
  • Молекулярная сложность и трансформации
  • Иолиомика
  • Моделирование и теоретические исследования химических процессов
  • Углеродный баланс и углерод-нейтральные технологии в современных исследованиях и разработках
  • Изучение токсичности и биологической активности каталитических систем
  • Применение искусственного интеллекта в химических исследованиях

 

Годовые отчеты лаборатории

 

Годовой отчет за 2022 год: загрузить файл (pdf)

Годовой отчет за 2023 год: загрузить файл (pdf)

 

Лучшие результаты

✓  Предложен подход к пространственно-локализованной характеристике нанесенных катализаторов в ходе реакции. Он состоит из применения комбинаций нескольких типов электронной микроскопии для визуализации частиц от массивов поверхностных наночастиц до отдельных наночастиц и отдельных атомов. Изучение эволюции конкретных частиц металлического катализатора на разных масштабах с течением времени для каталитической реакции кросс-сочетания позволило приблизиться к концепции 4D-катализа – отслеживания положений каталитических центров в пространстве (3D) и во времени (+1D). Динамическое поведение отдельных атомов и наночастиц палладия в реакциях кросс-сочетания задетектировано с атомарным разрешением за счет точной локализации каталитических центров. Одиночные атомы палладия под действием каталитической системы вымываются из носителя в раствор, где проявляют чрезвычайно высокую каталитическую активность по сравнению с оставшимися поверхностными наночастицами металла. Одноатомые центры, составляющие лишь около 1% палладия в системе Pd/C, обеспечивают более 99% каталитической активности. Оставшиеся наночастицы палладия меняют свою форму и могут перемещаться по поверхности подложки, что было зафиксировано путем обработки изображений массива наночастиц нейронной сетью.

DOI: 10.1021/jacs.3c00645

 

✓   В рамках совместного российско-германского проекта было показано, что простейшие соли никеля в присутствии фотоактивной добавки и при облучении видимым светом формируют динамическую каталитическую систему, подстраивающуюся под конкретный субстрат. Универсальность предложенного подхода была продемонстрирована на примере реакций кросс-сочетания, сопровождающихся образованием 9 различных типов связи. Получено и охарактеризовано более 270 продуктов реакций, среди которых предшественники лекарственных средств, биомолекулы и пестициды.

DOI: 10.1038/s41586-023-06087-4

 

✓  Интерпретация масс-спектров высокого разрешения (МСВР) сложных смесей, таких как природные образцы или реакционные смеси, представляет собой трудоемкую задачу из-за большого объема регистрируемых данных и высокой чувствительности метода. В работе описан способ автоматического анализа масс-спектров, состоящий из 2 этапов: выделение отдельных изотопных распределений при помощи классических алгоритмов машинного обучения и их интерпретация при помощи рекуррентных нейронных сетей. В итоге оказалось возможным автоматически выделять отдельные вещества в спектре, а для многих ионов и устанавливать их элементный состав. Разработанные алгоритмы оформлены в виде Python-пакета, который содержит функции для автоматической обработки масс-спектрометрических данных.

DOI: 10.1021/jacs.2c03631

 

✓  Гомогенный катализ обычно считается «четко определенным» с точки зрения однозначности структуры катализатора. С другой стороны, гетерогенный нанокатализ часто попадает в область «плохо определенных» систем. Нанесенные катализаторы трудно охарактеризовать из-за их неоднородности, разнообразия морфологии и большого количества наночастиц. Кроме того, доля металлических наночастиц, исследованных на носителе методами электронной микроскопии, очень мала по сравнению с используемым количеством наночастиц в катализе конкретной реакции. Для решения этих задач мы исследовали отдельные частицы нанесенного катализатора. Комбинирование манипулированием с изоляцией отдельных частиц катализатора внутри электронного микроскопа с нейросетевым анализом данных выявило важные аспекты активности катализаторов Pd/C. Предложенный подход позволил зарегистрировать беспрецедентное значение числа оборотов катализатора в 109. В настоящем исследовании предлагается концепция полностью определенного катализатора, которая имеет огромный потенциал для механистических исследований и разработки высокоэффективных катализаторов.

DOI: 10.1021/jacs.2c01283

✓   Описан первым пример межмолекулярной реакции тиол-ин-ен сочетания в которой синхронно происходит образование связей углерод-сера и углерод-углерод (рисунок 1). Использование фотокаталитической системы на основе Эозина Y не содержащей металла подавляет перенос атома водорода (HAT) и ассоциативную ап-конверсию восстановителя. Кроме этого исследование механизма реакции путем сочетания онлайн масс-спектрометрии, спектроскопии ЭПР, мечения изотопов, определения квантового выхода, циклической вольтамперометрии, измерений Штерна-Фольмера и компьютерного моделирования, позволило выявить уникальный фотоокислительно-восстановительный цикл с четырьмя стадиями с участием радикалов. В результате были получены недоступные ранее продукты сочетания с хорошими выходами и высокой селективностью. Такие соединения могут служить стабильными предшественниками для синтеза синтетически востребованных активированных 1,3-диенов.

DOI: 10.1002/anie.202116888

✓   Разработана новая стратегия синтеза различных солей имидазолия и имидазолиния, в одну стадию посредством каскадных реакций легкодоступных 1,4-диаза-1,3-бутадиенов с триалкилортоформиатами и гетероатомными нуклеофилами, масштабируемой до граммовых количеств. Такая универсальность достигается за счет беспрецедентной нуклеофильной/электрофильной модальности диазабутадиенового каркаса, что делает возможной одновременную циклоконденсацию с ортоформиатом и установку нуклеофильных функциональных групп на С4(5) имидазольного кольца или атом углерода метильной группы. Такой подход открывает одноэтапный доступ к сложным гетероциклическим молекулам, которые ранее потенциально могли быть доступны только с помощью многостадийных реакций. Работа попала на обложку журнала Angew. Chem. Int. Ed.

DOI: 10.1002/anie.202116131

✓   Показано, что в реакции трансферного гидрирования алкинов на основе комплексов палладия с N-гетероциклическими карбеновыми лигандами (NHC) реализуется смешанный гомогенно-гетерогенный тип катализа. В реакционной смеси образуются наноразмерные соединения — «скрытый» компонент каталитической системы. Поверхность образованных палладиевых наночастиц модифицированна NHC лигандами, влияющими на их каталитические свойства. Сравнительное молекулярное моделирование реакции гидрирования на безлигандных и NHC-модифицированных кластерах палладия показало, что NHC способствуют увеличению каталитической активности за счет снижения потенциальных барьеров стадий син-присоединения и восстановительного элиминирования. Обнаружено, что наличие NHC лигандов, связанных с поверхностью наночастиц, приводит к изменению лимитирующей стадии реакции. Предложен комбинированный механизм гидрирования, согласно которому окислительное присоединение протекает на голой поверхности металла, тогда как остальные две стадии идут на модифицированном участке наночастицы.

DOI: 10.1021/acscatal.2c01749

Избранные публикации последних лет
Новости института
Выездная школа научных лидеров в Сириусе: как молодые ученые строят будущее российской науки Выездная школа научных лидеров в Сириусе: как молодые ученые строят будущее российской науки
С 24 по 30 ноября на федеральной территории «Сириус» в рамках IV Конгресса молодых ученых прошла одна из самых ярких и значимых образовательных инициатив…
В ИОХ РАН состоялось заседание диссертационного совета В ИОХ РАН состоялось заседание диссертационного совета
4 декабря на заседании диссертационного совета прошла успешная докторская защита. Кучеренко Александр Сергеевич представил диссертацию на соискание…
Ученые ИОХ РАН обнаружили и исправили ошибки в 270 публикациях по ЯМР-спектроскопическому исследованию углеводов Ученые ИОХ РАН обнаружили и исправили ошибки в 270 публикациях по ЯМР-спектроскопическому исследованию углеводов
Структура ранее неизвестных природных углеводов сейчас устанавливается, в основном, с помощью ЯМР. Этот трудоемкий процесс использует опубликованные данные…
IV Конгресс молодых ученых: вдохновляющие идеи и прорывные технологии на пути к будущему IV Конгресс молодых ученых: вдохновляющие идеи и прорывные технологии на пути к будущему
Представьте себе, что будущее науки уже настало, и вы его переживаете не через 10 или 20 лет, а прямо здесь и сейчас. На IV Конгрессе молодых ученых, который…
РНФ поддержал более 1200 исследовательских команд: проекты из ИОХ РАН среди победителей РНФ поддержал более 1200 исследовательских команд: проекты из ИОХ РАН среди победителей
Российский научный фонд (РНФ) подвел итоги конкурса на получение грантов для малых научных групп, и радостная новость для Института органической химии…
Исследователями ИОХ РАН предложен новый реагент переноса атома галогена Исследователями ИОХ РАН предложен новый реагент переноса атома галогена
Фотокатализ стал эффективным инструментом для проведения радикальных реакций в мягких и экологичных условиях. Генерация органических радикалов в этом случае…

Лаборатория металлокомплексных и наноразмерных катализаторов (№30) Telegram-канал:

https://t.me/AnanikovLab

ORCID: 0000-0002-6447-557X h-index = 73, >20000 цитирований (Google Scholar) h-index = 65, >15000 цитирований (Web of Science) h-index = 65, >16000 цитирований (Scopus)
ST LUCE https://zioc.ru/ 5 100 .00 RUB http://schema.org/InStock