Синтез и исследование магнитоотделяемых катализаторов на основе полифениленпиридиновых дендронов и дендримеров

• Автор: Юзик-Климова, Екатерина Юрьевна
• Шифр специальности: 02.00.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2015
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 180 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
1. ВВЕДЕНИЕ
2. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР
2.1. СИНТЕЗ И МОДИФИКАЦИЯ МАГНИТНЫХ НАНОЧАСТИЦ
2.2. СИНТЕЗ И ИССЛЕДОВАНИЕ МАГНИТНЫХ КАТАЛИЗАТОРОВ
2.3. МАГНИТООТДЕЛЯЕМЫЕ КАТАЛИЗАТОРЫ НА ОСНОВЕ ПЕРЕХОДНЫХ МЕТАЛЛОВ
2.3.1. С-С кросс-сочетание: реакции Мияура-Сузуки, Хека, Соногаширы и Хияма
2.3.2. Гидрирование непредельных соединений
2.3.3. Восстановление нитроароматических соединений
3. ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ
3.1. СИНТЕЗ И ИССЛЕДОВАНИЕ МОНОМЕРОВ
3.2. СИНТЕЗ ПИРИДИНСОДЕРЖАЩИХ ПОЛИФЕНИЛЕНОВЫХ ДЕНДРОНОВ И ДЕНДРИМЕРОВ
3.3. ИССЛЕДОВАНИЕ ДЕНДРОНОВ И ДЕНДРИМЕРОВ
3.4. СИНТЕЗ И ИССЛЕДОВАНИЕ МАГНИТНЫХ НАНОЧАСТИЦ ОКСИДА ЖЕЛЕЗА, СТАБИЛИЗИРОВАННЫХ ДЕНДРОНАМИ И ДЕНДРИМЕРАМИ
3.4.1. Влияние строения дендритных молекул и условий реакции на формирование магнитных наночастиц
3.4.2. Исследование поведения макромолекул дендронов и дендримеров в растворе методом МУРР
3.4.3. Механизм формирования наночастиц в виде цветка
3.5. ФОРМИРОВАНИЕ НАНОЧАСТИЦ ПАЛЛАДИЯ В ДЕНДРИТНОЙ ОБОЛОЧКЕ МАГНИТНЫХ НАНОЧАСТИЦ
3.6. ИССЛЕДОВАНИЕ КАТАЛИТИЧЕСКИХ СВОЙСТВ МАГНИТООТДЕЛЯЕМЫХ ПАЛЛАДИЙСОДЕРЖАЩИХ НАНОКОМПОЗИТОВ
4. ВЫВОДЫ
5. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ
5.1. МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
5.2. РЕАГЕНТЫ И РАСТВОРИТЕЛИ
5.3. СИНТЕЗ ИСХОДНЫХ СОЕДИНЕНИЙ
5.4. СИНТЕЗ ДЕНДРОНОВ
5.5. СИНТЕЗ ДЕНДРИМЕРОВ

5.6. СИНТЕЗ НАНОЧАСТИЦ ОКСИДА ЖЕЛЕЗА В ПРИСУТСТВИИ ДЕНДРОНОВ И ДЕНДРИМЕРОВ
5.7. ФОРМИРОВАНИЕ НАНОЧАСТИЦ ПАЛЛАДИЯ В ДЕНДРИТНОЙ ОБОЛОЧКЕ МАГНИТНЫХ НАНОЧАСТИЦ
Приложение
5.8 СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ
6. СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. ВВЕДЕНИЕ
Катализ является одним из ключевых элементов «зеленой» химии и одна из актуальных задач, которая в настоящий момент стоит перед учеными-химиками, заключается в разработке и использовании экологически безопасных катализаторов [1-10]. Надежный и «зеленый» катализатор должен, поэтому, соответствовать следующим требованиям [11]: высокие активность и селективность, хорошая стабильность, эффективная регенерация, безопасная утилизация и невысокая цена.
Традиционные катализаторы могут быть разделены на гомогенные и гетерогенные; для первых характерны хорошие активность и селективность, а также возможность оптимизации этих характеристик путем модификации каталитических единиц. Однако трудность выделения гомогенных катализаторов из реакционной среды в значительной степени ограничивает их широкое применение в промышленности, особенно в фармацевтической, из-за присутствия остаточных количеств металла в продуктах реакции в случае металл-катализируемых синтезов. Гетерогепизация активных каталитических молекул может быть достигнута за счет их нанесения на твердую подложку. При этом обеспечивается эффективное отделение катализатора и возможный рецикл. Вместе с тем, активность гетерогенных катализаторов, как правило, ниже активности их гомогенных аналогов в силу затрудненного взаимодействия между субстратом и активными центрами.
Нанокатализаторы, занимая промежуточное положение между гомогенными и гетерогенными катализаторами и обладая высоким соотношением площади поверхности к объему, являются перспективной альтернативой традиционным катализаторам. Существенное повышение каталитической активности, селективности и стабильности может быть реализовано путем варьирования размера, морфологии, формы, состава и электронной структуры таких частиц [12-22]. Вместе с тем, существующие методы выделения папокатализаторов достаточно трудоемки и малоэффективны, что в свою очередь препятствует развитию нанокаталитической стратегии для создания эффективных каталитических систем.
Логичным подходом к решению данной проблемы представляется использование магнитных папочастиц. Магнитные нанокатализаторы могут быть

ОН Са»
атЫеп(
ргеэзиге

Рисунок 18 - Селективное гидрирование ДМЭК до ДМВК катализируемое Р’е
Помимо Рф в процессах гидрирования непредельных соединений применяют катализаторы на основе других благородных переходных металлов - П [140], К и [141], 1г [142]. Яй [143, 144], а также биметаллические А§/№ [145]. Магнитные НЧ с НЧ Яи были получены путем одновременного формирования Ре304@8Ю2 и иммобилизации Р1Ч Яи. Гидрирование ацетофенона успешно осуществлялось с выходом более 99% в присутствии каталитического количества Ре304@8Ю2-Яи НЧ с КОН при 100°С в изопропаноле в условиях микроволнового излучения в течение 30 мин. В последующем, в найденных оптимальных условиях был исследован целый ряд карбонильных соединений (Рис. 19) [141]. Ацетофеноны. содержащие различные заместители, были преобразованы в соответствующие спирты с высокой конверсией и селективностью в течение 30-45 мин. Ре304@8Ю2-Яи НЧ магнитно отделялись и повторно использовались, по меньшей мере, три раза без снижения активности. Более того, только 0.08% Яи вымылось из исходного катализатора после трех реакционных циклов.
ЛЛК-Рб