Полифункциональные каталитические системы на основе цеолита ZSM-5 c иерархической пористой структурой – путь к высокоэффективной технологии получения практически важных N-гетероциклических соединений

В настоящее время показаны широчайшие возможности применения цеолитсодержащих материалов для крупнотоннажных процессов нефтехимии и основного органического синтеза. Столь широкая область их применения обусловлена удачным сочетанием в одном материале сильных Бренстедовских кислотных центров, развитой микропористой структуры и молекулярно ситового эффекта. Одной из новых областей применения цеолитов на практике может стать малотоннажная химия азотосодержащих N-гетероциклических соединений. Известные синтетические способы получения хинолинов основаны на реакциях конденсации анилина или его производных с карбонильными соединениями, которые катализируются кислотами или основаниями. Многие из этих процессов многостадийны, не селективны, осложняются образованием значительного количества побочных продуктов, протекают в «жестких» условиях. Более перспективными для создания экологически безопасных и эффективных процессов могут быть однореакторные синтезы на гетерогенных катализаторах, среди которых наиболее селективными являются цеолитные материалы. Среди большого разнообразия цеолитных материалов наиболее перспективными являются алюмосиликаты со структурой MFI (ZSM-5), благодаря наличию сильных кислотных центров и среднепористой трехмерной канальной структуры. Новизна исследований заключается в том, что в рамках заявляемого проекта будут выявлены закономерности формирования отдельных кристаллов цеолита ZSM-5 в зависимости от условий синтеза и разработаны методы направленного регулирования их морфологии и дисперсности. После чего предполагается синтезировать материалы, гранулы которых представляют единые сростки с иерархической пористой структурой и механической прочностью, обеспечивающей их эксплуатацию в реакторах с неподвижным слоем. Впервые будут разработать высокоэффективные гетерогенно-каталитические системы для синтеза N-гетероциклических соединений на основе модифицированных соединениями благородных или переходных металлов цеолита ZSM-5 с иерархической пористой структурой. Синтез хинолинов и других N-гетероциклов планируется осуществлять как традиционными реакциями взаимодействия анилинов с карбонильными соединениями, так и малоизученными, используя взамен нестабильных карбонильных соединений спирты, а взамен анилина – нитроаренов, что позволит получать целевые продукты из более доступных, дешевых и химически стабильных соединений.