Новая стратегия создания бифукциональных катализаторов на основе вольфрамсодержащих комплексов для процессов жидкофазного окисления пероксидом водорода органических соединений: синтез, свойства, механизм и применение

Запланированные исследования относятся к области межфазного катализа металлокомплексами и предполагают проведение фундаментальных экспериментальных работ с целью разработки новой стратегии подходов к синтезу бифункциональных катализаторов на основе пероксокомплексов вольфрама, являющихся перспективными в реакциях окисления пероксидом водорода различных органических соединений.Предлагаемая диверсификация подходов к синтезу указанных катализаторов будет осуществляться путем использования в качестве предшественников полиоксометаллатов не только традиционно используемой в катализе структуры Кеггина (Keggin) [PW12O40]3-, но Доусона (Dawson) [P2W18O62]6- и Прейслера (Preyssler) [NaP5W30O110]6-, которые включают большее количество атомов фосфора. Это позволит увеличить выход наиболее активного комплекса, содержащего тетраядерный анион {PO4[WO(O2)2]4}3- – тетракис(оксодипероксовольфрамо)фосфат(3-). Подобный подход, а также характеризация синтезированных комплексов в кристаллическом виде и в органическом растворителе с привлечением методов EXAFS, SAXS будут применены впервые. Кроме этого будут разработаны оригинальные, легко воспроизводимые методики получения каталитических систем Q3{PO4[WO(O2)2]4}, где Q+ – органический катион, содержащий кватернезированный азот. Для введения противоиона в комплекс будут использованы как четвертичные аммониевые соли хлора или фтора, содержащие традиционные катионы, например, тетрабутиламмоний, так и синтезированные в ходе выполнения данного проекта, содержащие алкильные и арильные заместители.План исследований предусматривает скрининг катализаторов и последующее тестирование наиболее активных из них в реакциях окисления с получением востребованных продуктов тонкого органического синтеза, в том числе для агропромышленного применения и медицинской химии (эпоксидов, N-оксидов аминов, дикарбоновых и монокарбоновых кислот). Для идентификации продуктов каталитических реакций будут использолваны методы ТСХ, ГХ, ВЭЖХ, ИК и ЯМР спектроскопия, а также масс-спектрометрия.Новые знания, полученные в ходе проведения исследований по выявлению закономерностей трансформации катализаторов в процессе реакций окисления, изучение взаимосвязи их строения и активности для определения зависимостей «структура-свойство», могут быть использованы для настройки эффективности каталитических систем реакций окисления конкретных классов органических соединений. Полученные фундаментальные данные в перспективе позволят создать на основе принципов «зеленой» химии новые химические способы производства востребованных средне- и малотоннажных (импортозамещающих) продуктов глубокой переработки нефти и возобновляемого сырья, обеспечивая устойчивое развитие различных отраслей промышленности. Таким образом, результаты проекта будут иметь высокую инновационную составляющую.