Синтез моно- и биметаллических систем на основе пористых ароматических полимеров и исследование их динамического поведения в реакциях селективного каталитического гидрирования и кросс-сочетания для получения биологически активных соединений и компонентов жидких топлив

Проект направлен на разработку и исследование динамического поведения моно- и биметаллических гетерогенных катализаторов жидкофазного гидрирования ацетиленовых соединений, левулиновой кислоты и фурфурола, а также безлигандных катализаторов кросс-сочетания (Сузуки, Соногашира, Хека) с применением в качестве носителей пористых ароматических полимеров. Новизна данного проекта заключается в создании серии пористых ароматических полимеров, включая функционализированные материалы и полимеры, содержащие мономеры гетероциклической природы, которые позволят получить моно- и биметаллические каталитические системы, представляющие собой (в зависимости от природы прекурсора металла, состава полимера и условий синтеза) одиночные атомы, небольшие металлосодержащие (Pd, Ru, Ag, Ni, Co, Cu, Zn) кластеры или наночастицы, изучение динамического поведения которых в условиях реакций селективного каталитического гидрирования и кросс-сочетания представляет значительный научный интерес. Общая эффективность металлосодержащей полимерной системы будет зависеть как от состояния самого активного компонента, так и от взаимодействия между каталитически активными формами металла и носителем, обуславливающим морфологию катализатора. Каталитические системы для осуществления реакций селективного гидрирования и кросс-сочетания непрерывно совершенствуются с целью повышения их активности, селективности и стабильности. Однако оптимизация гетерогенных катализаторов гидрирования и кросс-сочетания невозможна без исследования их динамического поведения. Это требует комплексного подхода, объединяющего научные основы синтеза полимеров, формирования каталитически активной фазы (в виде кластеров и наночастиц металлов), а также данные по влиянию условий проведения реакций гидрирования и кросс-сочетания на морфологию каталитических систем. Новые пористые ароматические полимеры будут впервые применяться в качестве носителей для получения гетерогенных катализаторов реакций селективного гидрирования алкинов, левулиновой кислоты и фурфурола, продукты которых востребованы современной химической промышленностью. Продукты селективного гидрирования алкинов, в частности, ацетиленовых спиртов, являются полупродуктами синтеза душистых веществ и жирорастворимых витаминов. Продуктом гидрирования левулиновой кислоты – платформенного соединения, получаемого переработкой растительной биомассы – является гамма-валеролактон («зеленый» растворитель и основа валериановых топлив). Продукт гидрирования фурфурола (фурфуриловыйо спирт) находит применение в производстве фурановых смол, лакокрасочных покрытий и топлив. Пористые ароматические полимеры являются перспективным объектом для создания новых каталитических систем. Они обладают огромным потенциалом для стабилизации катионов и наночастиц металлов, а также возможностью направленного дизайна для получения катализаторов с заданными свойствами, способными осуществлять реакции в различных средах. Создание новых полимерных материалов из доступных ароматических мономеров, продуктов нефтепереработки, является актуальной областью современных научных исследований и практических разработок. Полученные результаты позволят более подробно изучить потенциал полимерных носителей катализаторов жидкофазного гидрирования и кросс-сочетания; а новые фундаментальные знания о зависимости «структура-свойство» позволят предложить подходы к оптимизации катализаторов.