НАНЕСЕННЫЕ КАТАЛИЗАТОРЫ РЕАКЦИЙ ЖИДКОФАЗНОГО ГИДРИРОВАНИЯ  НА ОСНОВЕ КОМПЛЕКСА НИКЕЛЯ (II) С 1-АЗА-18-КРАУН-6

Т.Р. Усачева; Ю.Е. Романенко; Е.П. Смирнов; Ю.А. Ануфриков; А.Ю. Шашерина; Н.Н. Куранова; Фам Тхи Лан; А.С. Гущина

doi:10.6060/rcj.2024684.12

Т.Р. Усачева Кафедра общей химической технологии, Ивановский государственный химико-технологический уни-верситет
Ю.Е. Романенко Кафедра информационных технологий и цифровой экономики, Ивановский государственный химико-технологический университет
Е.П. Смирнов Кафедра технологии керамики и электрохимических производств, Ивановский государственный хими-ко-технологический университет
Ю.А. Ануфриков Термогравиметрические и калориметрические методы исследования, Научный парк, Санкт-Петербургский государственный университет
А.Ю. Шашерина Термогравиметрические и калориметрические методы исследования, Научный парк, Санкт-Петербургский государственный университет
Н.Н. Куранова Кафедра общей химической технологии, Ивановский государственный химико-технологический уни-верситет
Фам Тхи Лан Институт тропических технологий ВАНТ, Высший университет науки и технологии ВАНТ
А.С. Гущина Кафедра общей химической технологии, Ивановский государственный химико-технологический уни-верситет

DOI: https://doi.org/10.6060/rcj.2024684.12

Ключевые слова: 1-Аза-18-краун-6, никель (II), комплекс, нанесенный катализатор, жидкофазное гидрирование

Аннотация

Методом изотермической калориметрии титрования на нанокалориметре титрования NANO ITC (TA Instruments) определены термодинамические параметры реакции комплексообразования никеля (II) c 1-Аза-18-краун-6 в этаноле (94%). lgK = 5,13, ΔH = -17,6 кДж/моль, TΔS = 11,6 кДж/моль, ΔG = -29,2 кДж/моль. Разработка новых катализаторов с заданными параметрами активности и селективности является одной из основных научно-прикладных проблем. Традиционные катализаторы, состоящие из переходных металлов и их оксидов, практически не проявляют селективных свойств при восстановлении практически всех функциональных групп. Перспективными представляются высокоселективные катализаторы, моделирующие природные ферменты. В настоящее время появляется все больше работ, изучающих каталитические свойства различных макрогетероциклических соединений. Данная работа направлена на установление возможности протекания реакции восстановления кратной углеродной связи в жидкой фазе на поверхности силикагеля и γ-Al₂O₃ с нанесенным комплексом никеля (II) с 1-Аза-18-краун-6. Комплекс [Ni 1-Аза-18К6]²⁺ был получен путем смешения растворов Ni²⁺ с 1-Аза-18К6 в этаноле (94 % масс.). Приготовление катализатора проводилось путем одностадийной пропитки поверхности носителя раствором этанола, содержащим 1-Аза-18К6, Ni²⁺ и комплекс [Ni 1-Аза-18К6]²⁺, с последующим фильтрованием носителя. В качестве носителя были использованы силикагель и активный γ-Al₂O₃. Методом изотермической калориметрии титрования на нанокалориметре титрования NANO ITC (TA Instruments) определены термодинамические параметры реакции комплексообразования никеля (II) c 1-Аза-18-краун-6 в этаноле. Раствор, содержащий комплекс [Ni 1-Аза-18К6]²⁺ использовался для пропитки активного γ-Al₂O₃. Каталитические свойства полученных образцов проверяли в реакции жидкофазного восстановления кратной углеродной связи в молекуле диэтилового эфира малеиновой кислоты. На основании полученных результатов сделан вывод, что комплекс никеля(II) с 1-Аза-18-краун-6, гетерогенизированный на силикагеле, обладает каталитическими свойствами значительно превосходящими в аналогичных условиях гетерогенизированные порфиринаты металлов платиновой группы. Нанесенный на γ-Al₂O₃ комплекс никеля(II) с 1-Аза-18-краун-6 не проявил значимой каталитической активности в реакции восстановления диэтилового эфира малеиновой кислоты в данных экспериментальных условиях.

Для цитирования:

Усачева Т.Р., Романенко Ю.Е., Смирнов Е.П., Ануфриков Ю.А., Шашерина А.Ю., Куранова Н.Н., Фам Тхи Лан, Гущина А.С. Нанесенные катализаторы реакций жидкофазного гидрирования на основе комплекса никеля (II) с 1-Аза-18-краун-6. Рос. хим. ж. (Ж. Рос. хим. об-ва). 2024. Т. LXVIII. № 4. С. 96-102. DOI: 10.6060/rcj.2024684.12.

Литература

Klyuev M.V., Magdalinova N.A., Klyueva M.E., Tikhomirova T.V., Maizlish V.E. Liquid-Phase Hydrogenation of the Nickel Complex with Tetra (4-tert-butyl-5-nitro)phthalocyanine. Macroheterocycles. 2021. V. 14. N 3. P. 201-203. DOI: 10.6060/mhc211247k.

Burilov V. A., Gafiatullin B., Mironova D.A., Sultanova E., Evtugyn V.G., Osin Yu.N., Islamov D., Usachev K., Solovieva S.E., Antipin I.S. Amphiphilic Pd II‐NHC Complexes on 1, 3‐Alternate p‐tert‐Butylthiacalix [4] arene Platform: Synthesis and Catalytic Activities in Coupling and Hydrogenation Reactions. European Journal of Organic Chemistry. 2020. V. 2020. N 15. P. 2180-2189. DOI: 10.1002/ejoc.202000059.

Yoo C., Dodge H. M., Miller A. J. M. Cation-controlled catalysis with crown ether-containing transition metal complexes. Chemical Communications. 2019. V. 55. N 35. P. 5047-5059. DOI: 10.1039/c9cc00803a.

Yi Y., Wang Y., Wan L., Zhang X., Ma Sh. The Complex of crosslinked chitosan with 4′-formal benzo-15-crown-5 and palladium used as catalyst for asymmetric hydrogenation of α-phenylethanone. Journal of Wuhan University of Technology-Mater. Sci. Ed. 2007. V. 22. P. 156-160. DOI: 10.1007/s11595-005-1156-5.

Койфман О.И., Агеева Т.А. Координационные полимеры на основе металопорфиринов. Российский химический журнал. 2004. XLVIII. № 4. С. 140-153.

Прозоров Д.А., Афинеевский А.В., Зайцева С.В., Зданович С.А., Койфман О.И. Каталитические свойства гетерогенизированных порфиринатов металлов платиновой группы в реакциях жидкофазной гидрогенизации. Макрогетероциклы. 2015. Т. 8. № 2. С. 162-167. DOI: 10.6060/mhc140718p.

Порфирины: структура, свойства, синтез. / Под ред. Ениколопяна Н. С. М.: Наука. 1985. 333 с.

Чижова Н.В., Кумеев Р.С., Мамардашвили Н.Ж. Синтез MS- и β- замещенных порфиринатов RU2+. Журнал неорганической химии. 2010. Т. 55. № 9. С. 1506-1509.

Okano T., Iwahara M., Konishi H., Kiji J. Synthesis and properties of crown ether-modified phosphines and their use as ligands in transition metal catalysts. Journal of organometallic chemistry. 1988. V. 346. N 2. P. 267-275. DOI: 10.1016/0022-328x(88)80123-2.

Hartmann R., Chen P. Noyori's hydrogenation catalyst needs a Lewis acid cocatalyst for high activity. Angewandte Chemie International Edition. 2001. V. 40. N 19. P. 3581-3585. DOI: 10.1002/1521-3773(20011001)40:19<3581::AID-ANIE3581> 3.0.CO;2-7.

Hounjet L.J., Bannwarth Ch., Garon Ch.N., Caputo Ch.B., Grimme S., Stephan D.W. Combinations of ethers and B (C6F5) 3 function as hydrogenation catalysts. Angewandte Chemie. 2013. V. 125. N 29. P. 7640-7643. DOI: 10.1002 /anie.201303166.

Song F.T., Ouyang G., Li Y., He Y., Fan Q. Metallacrown Ether Catalysts Containing Phosphine–Phosphite Polyether Ligands for Rh‐Catalyzed Asymmetric Hydrogenation–Enhancements in Activity and Enantioselectivity. European Journal of Organic Chemistry. 2014. V. 2014. N 30. P. 6713-6719. DOI: 10.1002/EJOC.201402735.

Doyle M.L. Titration microcalorimetry. Curr. Protoc. Prot. Sci. 2001. V. 18. N 1. P. 20.4.1-20.4.24. DOI: 10.1002/ 0471140864.ps2004s18.

Lewis E.A., Murphy K.P. Isothermal titration calorimetry. Methods Mol. Biol. 2005. V. 305. P. 1-15. DOI: 10.1385/1-59259-912-5:001.

Wadso I. Needs for standards in isothermal microcalorimetry. Thermochim. Acta. 2000. V. 347. P. 73-77. DOI: 10.1016/S0040-6031(99)00418-9.

Усачева Т.Р., Белова Н.В., Сатурина Е.В., Крутова О.Н., Луканов М.М., Павлова Э.А. Термодинамика комплексо-образования с 18-краун-6 с l-карнозином и его конформационный анализ. Изв. вузов. Химия и хим. технология. 2023. Т. 66. Вып. 5. С. 21-31. DOI: 10.6060/ivkkt.20236605.6781.

Усачева Т.Р., Гамов Г.А., Куранова Н.Н., Завалишин М.Н., Кабиров Д.Н., Алистер Д.А., Граждан К.В., Гущина А.С., Исаева В.А., Кашина О.В., Кузьмина И.А., Тукумова Н.В., Шарнин В.А. Термодинамика реакций межмолекулярных взаимодействий биомолекул в воде и водно-органических растворителях. Изв. вузов. Химия и хим. технология. 2023. Т. 66. Вып. 7. С. 59-75. DOI: 10.6060/ivkkt.20236607.6842j.

Шарнин В.А., Усачева Т.Р., Кузьмина И.А., Гамов Г.А., Александрийский В.В. Комплексообразование в неводных средах: Сольватационный подход к описанию роли растворителя. М: Ленанд. 2019. 304 c.

Афинеевский А.В., Прозоров Д.А., Осадчая Т.Ю., Румянцев Р.Н. Гидрирование на гетерогенных катализаторах: монография. Ивановский гос. хим.-технолог. ун-т: Бук. 2020. 475 с. ISBN 978-5-00118-597-0.

Исаева В.А., Гамов Г.А., Католикова А.С., Погодина Е.И. Cтруктура и устойчивость комплексов никеля(II) с криптандом[2.2.2]. Журнал общей химии. 2023. Т. 93. № 1. С. 126-134. DOI: 10.31857/S0044460X23010146.