Физико-химические исследования полимерстабилизированных платиновых катализаторов для энантиоселективного гидрирования кетонов

• Автор: Быков, Алексей Владимирович
• Шифр специальности: 02.00.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Иваново
• Количество страниц: 165 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
введшие

I ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОЬЗОР

1.1 Асимметрический катализ с использованием природных катализаторов

1.1.1 1 риролные катализаторы асимметрического синтеза

1.1.2 Асимметрический синтез с использованием полипептидов и краунэфиров

1.2 Асимметрический катализ металлами

1.2.1 Гомогенный катализ

1.2.1.1 Хиральные лиганды

1.2.1.2 Родийфосфиновые катализаторы

1.2.1.3 Рутениевые катализаторы

1.2.1.4 Кобальтовые и титановые катализаторы
1.2.2 Гетерогенный асимметрический катализ
1.2.2.1 Хиральные носители и поверхности металлов
1.2.2.2 Модифицированные каталитические системы
1.3 Эиантиоселективиое гидрирование этилового эфира мировнноградной кислоты на плагиносодержащих ка та л и заторах, м од и ф и ш 1 рова и и ых х и и и ы м и ал ка I о и да м и
1.3.1 Каталитические системы, применяемые в гидрировании этилового эфира пировиноградной кислоты
1.3.2 Роль и природа модификатора в асимметрическом гидрировании этилового эфира пировиноградной кислоты
2. МЕТОДЫ И МЕТОДИКИ ЭКСПЕРИМЕНТОВ И АНАЛИЗОВ
2.1. Методика приготовления катализаторов
2.2. Оборудование п методики проведения экспериментов
2.2.1 Установка для проведения гидрирования в статических условиях под давлением
2.2.2 Методика гидрирования под давлением
2.2.3 Газохроматографический анализ
2.3 Физикохимические методы исследования катализаторов
2.3.1 Определение удельной поверхности и пористости низкотемпературной адсорбцией азота
2.3.2 Определение массовых валовых содержаний химических элементов методом рентгенофлуоресцентного анализа
2.3.3 Рентгенофотоэлектронная спектроскопия образцов катализаторов
2.3.4 Трансмиссионная электронная микроскопия
2.3.5 Инфракрасная спектроскопия Катализаторов и субстратов
2.3.6 Инфракрасная спектроскопия адсорбции СО
2.4 Использованные реактивы
3. РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
3.1 Физикохимические исследования каталитических систем
3.1.1 Определение удельной поверхности и пористости низкотемпературной адсорбцией азота
3.1.2 Рентгенфлуоресцентное исследование образцов
3.1.3 Рентгенофотоэлектронное исследование образцов
3.1.4 ТЭМ исследование образцов
3.1.5 Инфракрасная спектроскопия катализаторов и субстратов
3.1.6 Инфракрасная спектроскопия адсорбции СО
3.2 Исследование кинетики энантиоселективного гидрирования этилового эфира иировиноградной кислоты на платине, иммобилизованной в сверхсшитый полистирол
3.2.1 Влияние интенсивности перемешивания
3.2.2 Влияние природы растворителя
3.2.3 Влияние концентрации модификатора
3.2.4 Влияние соотношения субстраткатализатор
3.2.5 Влияние давления водорода
3.2.6 Влияние температуры
3.2.7 Влияние способа восстановления катализатора на
энантиоселективность и активность гидрирования этилового эфира пировиноградной кислоты
3.2.8 Влияния способа модификации катализатора на
энант оселектив оа ь протесса
3.2.9 Влияние повторною использования катализатора Р1СПСЗ на его стабильность
3.3 Выбор кинетических моделей процесса гидрирования этилового эфира пировиноградной кислоты на платиновых наночастицах, иммобилизованных в полимерную сетку
3.4 Гипотеза о механизме гидрирования ВЫВОДЫ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


Основные положения диссертации докладывались на М Европейском конгрессе по химической инженерии, Гранада, Испания, Международной конференции молодых ученых Химия и биотехнология биологически активных веществ, пищевых продуктов и добавок, экологически безопасные технологии, Тверь, X Международной научнотехнической конференция Наукоемкие химические технологии, Волгоград, ом Международном конгрессе по катализу, Париж, Франция, Международной конференции молодых ученых Химия и биотехнология биологически активных веществ, пищевых продуктов и добавок. Экологически безопасные технологии, Тверь, XII Областной научнотехнической конференции молодых ученых Физика, химия и новые технологии, Тверь, VII Всероссийской научнотехнической конференции Новые химические технологии производство и применение, Пенза, 7т Международном симпозиуме по катализу в применении к тонкому органическому синтезу, БингеиМайнц, Германия, Малом полимерном конгрессе РАН, Москва, ом Международном конгрессе химической и промышленной инженерии I , Прага, Чешская республика, I семинаре. Промышленное применение российских новых тонких химических технологий, Ульсаи, Корея, . По результатам опубликовано печатных работ, в том числе, 3 в изданиях центральной печати. Исторически первыми энантиоселективными катализаторами были ферменты. В ферментативных реакциях стереоспецифичность, как таковая, проявляется в наиболее совершенной форме. В живом организме при переходе ахирального субстрата в хиральный продукт реакции обычно образуется только один оптический изомер, и низкая стереоспецифичпость наблюдается лишь в исключительных случаях. Если реагирует хиральный субстрат, то в реакции участвует только один оптический изомер. Стереоспецифичность ферментов определенным образом зависит от их строения, которое связано с абсолютной конфигурацией аминокислотных остатков, образующих ферменты преимущественно Бконфигурации. Следовательно, стерсоснеаифичность является естественным, изначальным свойством фермента. В качестве иллюстраций к данному утверждению можно привести ферментативные реакции, характеризующиеся стереоспецифичностыо, и, прежде всего, реакции асимметрического синтеза, когда из ахирального субстрата образуется хиральный продукт 6. КПартаза. Все эти реакции представляют собой процессы получения энантиомеров, однако, в общем случае, в ферментативных реакциях различается поведение геометрических изомеров так, в приведенных реакциях малеиновая кислота, т. Также существуют избирательные асимметрические реакции кинетическое разделение на оптические антиподы с разделением хиральных субстратов. Известны многие случаи, когда такого рода процессы являются функциональной частью защитной системы организма и служат для выведения из него ненужных изомеров. Таким образом, сразу же возникает проблема синтеза аналогов, максимально точно моделирующих естественные функции ферментов. Кроме качественных факторов, важную роль играют и количественные показатели. Так количество ферментов, которые могут быть получены непосредственно из живых организмов, существенно ограничено, и даже твердофазный метод синтеза пептидов не в состоянии обеспечить получение чистых ферментов в достаточных объемах. В связи с тем, что ферменты представляют собой высокополимерные соединения, составленные из многих сотен и тысяч аминокислот, одна из наиболее трудных и важных проблем заключается в расшифровке структуры и истолковании механизма их функционирования. Проблематика усложняется еще и такими факторами, как высокая чувствительность ферментов к растворителям, к температуре и уровню , нестабильность и склонность к разложению, строгая функциональная направленность и высокая специфичность природных ферментов 7. Одним из возможных путей преодоления такого рода сложностей является синтез катализаторов на основе химических соединений небелковой природы. Научноисследовательские работы в этом направлении не только позволят избавиться от многих особенностей природных ферментов, которые в биоинженерном аспекте можно рассматривать как недостатки, но и создадут параллельно новые благоприятные факторы. Исходный материал легко доступен ввиду сравнительной простоты его синтеза. Свобода молекулярного конструирования в сочетании с возможностью разнообразных структурных вариаций обеспечивает широкую универсальность функций.