Синтез высокопористых ароматических полимеров для стабилизации каталитически активных форм палладия in situ в процессах кросс-сочетания

Проект направлен на создание научно-практических основ разработки высокопористых полимерных материалов, служащих эффективным инструментом для стабилизации каталитически активных форм палладия в реакциях кросс-сочетания. Новизна данного проекта заключается в создании серии высокопористых ароматических полимеров, включая функционализированные, которые будут применяться в качестве макролигандов для получения гетерогенных катализаторов реакций кросс-сочетания. При этом полимерная матрица будет использоваться для формирования и стабилизации активных форм палладия, образующихся в результате in situ трансформации «прекатализатора», что позволит сместить область протекания каталитической реакции из объема реакционного раствора вглубь полимерного окружения и тем самым минимизировать вымывание активного металла, что является актуальной задачей при разработке катализаторов кросс-сочетания. Таким образом, будут получены новые данные фундаментального характера, которые послужат основой дальнейшего усовершенствования катализаторов, предназначенных для процессов кросс-сочетания, имеющих первостепенное значение для развития фармацевтической промышленности. В настоящее время известно, что гетерогенные каталитически системы, использующиеся в реакциях кросс-сочетания, представляют собой катализаторы «коктейльного» типа, в составе которых палладий непрерывно меняет степень окисления, что сопровождается изменениями морфологии катализатора. Исходные формы Pd являются источниками каталитически активных форм металла, образующихся в ходе его взаимодействия с компонентами реакционной смеси. В связи с этим, для безлигандных гетерогенных катализаторов высок риск миграции Pd в раствор. Таким образом, необходимым условием для удерживания активного металла является обеспечение механизмов его взаимодействия с носителем. Одним из таких механизмов является взаимодействие кластеров металла с ароматическими кольцами полимерного носителя. В этом отношении перспективными являются полимеры, содержащие гетероароматические структуры. Другим подходом к стабилизации Pd является использование носителей, содержащих функциональные группы, способные взаимодействовать с металлом-катализатором. Существует огромное разнообразие сшитых полимерных носителей для стабилизации наночастиц и катионов Pd, однако во многих случаях синтез полимеров является многостадийным и включает этапы, требующие применения гомогенных палладиевых комплексов в качестве катализаторов сшивки. Основная идея данного проекта – синтез высокопористых полимеров в одну стадию с последующим внедрением палладия в полимерное окружение. При этом существуют широкие возможности для получения полимеров с необходимыми свойствами, такие, как использование различных функционализированных мономеров, а также применение мономеров гетероциклической природы. Варьирование природы и соотношения мономеров позволит регулировать такие параметры полимерного носителя, как гидрофильность/гидрофобность, пористость, а также концентрация функциональных групп, что позволит в дальнейшем влиять на распределение и прочность удерживания палладия в полученных каталитических системах. Таким образом, высокопористые ароматические полимеры являются перспективным объектом для создания новых каталитических систем. Они обладают огромным потенциалом для стабилизации катионов и наночастиц благородных металлов, а также возможностью направленного дизайна для получения катализаторов с заданными свойствами, способными осуществлять реакции в различных средах с минимизацией потери каталитически активного металла. Важно также подчеркнуть, что мономеры для синтеза высокопористых ароматических полимеров являются дешевыми и доступными крупнотоннажными продуктами нефтепереработки, а возможность одностадийного синтеза позволяет осуществлять экономию теплоэнергоресурсов и сокращать количество производственных выбросов.