Наноразмерные катализаторы в тонком органическом синтезе

  • E. Sulman ГОУ ВПО Тверской государственный технический университет, г. Тверь
  • P. Valetsky Учреждение российской академии наук Институт элементоорганических соединений им. А.Н. Несмеянова РАН, г. Москва
  • M. Sulman ГОУ ВПО Тверской государственный технический университет, г. Тверь
  • L. Bronstein Учреждение российской академии наук Институт элементоорганических соединений им. А.Н. Несмеянова РАН, г. Москва
  • A. Sidorov ГОУ ВПО Тверской государственный технический университет, г. Тверь
  • V. Matveeva ГОУ ВПО Тверской государственный технический университет, г. Тверь
DOI: https://doi.org/10.15328/chemb_2012_243-60
Ключевые слова: синтез наночастиц, сверхсшитый полистирол, металлосодержащие наночастицы, наноразмерные катализаторы, тонкий органический синтез

Аннотация

В обзоре обсуждается синтез наночастиц моно- (Pt, Ru, Pd), би- (Pt-Pd, Pt-Ru, Pd-Ru) и триметаллических (Pt-Pd-Ru) в порах полимерной матрицы сверхсшитого полистирола (СПС), их структура и каталитические свойства. Физико-химические исследования показали, что формирование металлосодержащих наночастиц зависит от свойств пористой структуры полимерной матрицы, природы исходного прекурсора металла и от условий синтеза. Средний размер металлосодержащих наночастиц, как правило, составлял 1-2 нм для всех типов металлов (кроме палладия), хотя эти металлы имеют различные валентные состояния в наночастицах. Изучение каталитических свойств наночастиц благородных металлов, стабилизированных в матице СПС, показало перспективность применения этих систем  в реакциях селективного окисления, гидрирования и энантиоселективного гидрирования, которые являются промежуточными стадиями в синтезе полупродуктов витаминов и лекарственных средств. Использование наноразмерных катализаторов в промышленном масштабе позволит сократить стадии производства, увеличить выход продукта и улучшить экологическую безопасность существующих промышленных производств.

Литература

  1. Fendler J.H. Nanoparticles and Nanostructured Films: Preparation, Characterization and Applications.- New-York, Wiley-VCH, 1998.
  2. Wieckowski A., Savinova E.R., Vayenas C.G. Catalysis and Electrocatalysis at Nanoparticle Surfaces.- New York, Inc., 2003.
  3. Schmid G. Nanoparticles: From Theory to Application.- Weinheim, Wiley-VCH Verlag GmbH & Co.- 2004.
  4. Somorjai G.A., Contreras A.M., Montano M., Rioux R.M. Proc. Nat. Acad. Sci.- 2006.- Vol.103.- P.10577-10583.
  5. Astruc D., Lu F., Aranzaes J.R. Angew. Chem. Int. Ed.- 2005.- Vol.44.-P.7852-7872.
  6. Mueller C., Nijkamp M.G., Vogt D. European Journal of Inorganic Chemistry.- 2005.- Vol.20.- P.4011-4021.
  7. Bronstein L.M., Nalwa H.S. (Ed.), Encyclopedia of Nanoscience and Nanotechnology, APS.- Stevenson Ranch: CA, 2004.- P.193-206.
  8. Сеттерфилд Ч. Практический курс гетерогенного катализа.- М.: Мир, 1984.
  9. Губин С.П., Юрков Г.Ю., Катаева Н.А. Наночастицы благородных металлов и материалы на их основе.- М., 2006.
  10. Сергеев Г.Б. Нанохимия.-М.: КДУ, 2007.
  11. Бронштейн Л.М., Сидоров С.Н., Валецкий П.М. Успехи химии.- 2004.- Т.73. -С.542-558.
  12. Bronstein L.M., Matveeva V.G., Sulman E.M. Nanoparticulate Catalysts Based on Nanostructured Polymers in Nanoparticles and Catalysis, Ed. D. Astruc.- Weinheim, Wiley-VCH.- 2007.
  13. Haidar R., Beyer A., K.-H. Reichert K.-H., Schomaecker R.- Catalysis Letters, 2004. - Vol.95. - P.67.
  14. Groeschel L., Haidar R., Beyer A., Coelfen H., Frank B., Schomaecker R. Industrial & Engineering Chemistry Research.- 2005. - Vol.44. - P.9064.
  15. Liu Z., Wang X, Wu H., Li C. J. Colloid Interface Sci. -2005.- Vol.87.  - P.604.
  16. Tsyurupa  M.P., Davankov V.A. // J. Polym. Sci.: Polym. Chem. Ed.- 1980.- Vol.1.- P.1399.
  17. Davankov V.A., Tsyurupa M.P. React. Polym. -1990. - Vol.13. - P.27.
  18. Пастухов А.В. «Физико-химические свойства и структурная подвижность сверхсшитых полистиролов»: автореф. … докт. хим. наук.- М.: ИНЭОС РАН, 2009.
  19. Sidorov S.N., Bronstein L.M., Davankov V.A., Tsyurupa M.P., Solodovnikov S.P., Valetsky P.M., Wilder E.A., Spontak R. J. Chem. Mater. -1999. - Vol.11.- P. 3210-3215.
  20. Sidorov S., Volkov I., Davankov V., Tsyurupa M., Valetsky P., Bronstein L., Karlinsey R., Zwanziger J., Matveeva V., Sulman E., Lakina N., Wilder E., Spontak R. J. Am. Chem. Soc. -2001. - Vol.123. - P.10502-10510.
  21. Bronstein L.M., Chernyshov D.M., Volkov I.O., Ezernitskaya M.G.,. Valetsky P.M, Matveeva V.G., Sulman E.M. J. Catal.- 2000. - Vol.19 - P.302-314.
  22. Bronstein L., Goerigk G., Kostylev M., Pink M., Khotina I.A., Valetsky P.M., Matveeva V.G., Sulman E.M., Sulman M.G., Bykov A.V., Lakina N.V. R.J. Spontak J. Phys. Chem. B.- 2004.- Vol.108.- P.18234-18242.
  23. Mallat T., Baiker A. Chem. Rev. - 2004. - V.104.- P.3037-3058.
  24. Крылов О.В. Гетерогенный катализ.- М.:Академкнига, 2004.
  25. Bonrath W., Eggersdorfer M., Netscher T. Catalysis Today.- 2007. - Vol.121.- P.45 - 57.
  26. Клабуновский Е.И. Успехи химии.- 1996. - Т.65. - С. 350.
  27. Kagan H.B., Dang T.-P. J. Am. Chem. Soc.- 1972. - Vol.94, №18- P. 6429.
  28. Noyori R. Stereocontrolled Organic Synthesis. ed.- Oxford: Blackwell Scientific Publications, 1994.
  29. Karski S., Paryjczak T., Witonska I. Kinetics and Catalysis.- 2003. - Vol.44 - P. 618-622.
  30. Broennimann C., Bodnar Z., Aeschimann R., Mallat T., Baiker A.  J. Catal. -1996. -Vol.16. - P.720.
  31. Besson M., Gallezot P. Catal. Today.- 2003, Vol.81.- P.547.
  32. Beamish F.E. The analytical chemistry of the noble metals.- Oxford, London; Edinburgh; New York; Toronto; Paris;Frankfurt, 1966.
  33. Doluda V.Y., Sulman E.M., Sulman M.G., Lakina N.V., Sidorov A.I., Valetsky P.M., Bronstein L.M. Chemical Engineering Journal.- 2007.- Vol.134. - P. 256-261.
  34. Гинзбург С.И., Езерская Н.А., Прокофьева И.В., Федоренко Н.В., Шленская В.И., Бельский Н.К. Аналитическая химия платиновых металлов.- М.: Наука,1972.
  35. Bykov A., Matveeva V., Sulman M., Valetskiy P., Tkachenko O., Kustov L., Bronstein L., Sulman E. Catalysis Today.- 2009. - Vol.140. - P. 64-69.
  36. Noyori R. Angew.Chem.- 2002.- Vol.114.- P.2108.
  37. Клабуновский Е.И. Катализ в промышленности.- 2005. -№2. - С.3.
  38. Foelske A., Barbieri O., Hahn M., Kötz R. Electrochemical and Solid-State Letters.- 2006. - Vol.9.- P. 268-272.
  39. Шнайдман Л.О. Производство витаминов.  Пищевая промышленность.-М., 1973.
  40. Березовский В.М. Химия витаминов. Пищевая промышленность.-М., 1973.
  41. Матвеева В.Г., Сульман Э.М., Сульман М.Г. Катализ в промышленности. -2002. - №5. - С.50.
  42. Девис М., Остин Д., Патридж Д. Витамин С. Химия и биохимия.- М.:Мир, 1999.
  43. Кочетков Н.К., Бочко А.Ф., Дмитриев Б.А., Усо А.И., Чижов О.С., Шибаев В.Н. Химия углеводов.- М.: Химия, 1967.
  44. Brönnimann С., Bodnar Z., Hug P., Mallat T., Baiker A. J.Catal.- 1994, Vol.150.- P.199.
  45. Comotti,M., Della Pina C., Falletta E., Rossi M. J.Catal. - 2006. - Vol.244. - P.122-125.
  46. Голодец И. Гетерогенно-каталитическое окисление органических веществ.- Киев: Наукова думка, 1978.
  47. Sulman E., Doluda V., Dzwigaj S., Marceau E., Kustov L., Tkachenko O., Bykov A., Matveeva V., Sulman M., Lakina N. Journal of Molecular Catalysis A: Chemical.-  2007.- Vol.278. - P.112–119.
  48. Mercier C., Chabardes P. Pure & Appl. Chem.-1994. - Vol.66. - P.1509 – 1518.
  49. Пак А.М., Сокольский Д.В. Селективное гидрирование непредельных оксосоединений.- Алма-Ата: Наука, 1983.
  50. Semagina N., Joannet E., Parra S., Sulman E., Renken A., Kiwi-Minske L. Appl. Catal. A.- General, 2005. - Vol.280.- P.141-147.
  51. Sulman E.M. Rus. Chem. Rev. -1994.- №63. -P.923-936.
  52. Stinson S.C. Chem. & Eng. News.- 2000.- Vol.78. - P.55.
  53. Patrik G.L. An Introduction to Medicinal Chemistry.- Oxford University Press, 1995.
  54. Быков А.В., Матвеева В.Г., Сульман Э.М. Известия высших учебных заведений. Химия и химическая технология.- 2006. -Т.49. - С.121-123.
  55. Оои Т., Ицука Э., Онари С. / под ред. Ю. Иманиси. Биополимеры.- М.: Мир, 1988.
  56. Murzin D.Y., Toukoniitty E., Reaction Kinetics and Catalysis Letters.- 2007.- Vol.90. -P.19-25.
  57. Nieminen V., Taskinen A., Hotokka M., Murzin D.Y. Journal of Catalysis.- 2007.-Vol.245.- P.228-236.
  58. Nieminen V., Taskinen A., Toukoniitty E., Hotokk M., Murzin D.Y. Journal of Catalysis.- 2006. -Vol.23. -P.131-142.
  59. Toukoniitty E., Franceschini S., Vaccari A., Murzin D.Y. Applied Catalysis A. General.- 2006.- Vol.300.- P.147-154.
  60. Busygin I., Toukoniitty E.,  Sillanpää R., Murzin D.Y., Leino R. J. Organic Chemistry.- 2005. - P.2811-2821.
  61. Murzin D.Y., Mäki-Arvela P., Toukoniitty E., Salmi T. Catalysis Reviews, Science and Engineering.- 2005.- Vol.47.- P.175-256.
Опубликован
2012-05-15
Как цитировать
Sulman, E., Valetsky, P., Sulman, M., Bronstein, L., Sidorov, A., & Matveeva, V. (2012). Наноразмерные катализаторы в тонком органическом синтезе. Вестник КазНУ. Серия химическая, 66(2), 43-60. https://doi.org/https://doi.org/10.15328/chemb_2012_243-60
Выпуск
Том 66 № 2 (2012): Вестник КазНУ. Серия химическая
Раздел
Другие направления
Лицензия Creative Commons

Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution-NonCommercial-NoDerivatives» («Атрибуция — Некоммерческое использование — Без производных произведений») 4.0 Всемирная.

Авторы сохраняют за собой авторские права на работу и передают журналу право первой публикации вместе с работой, одновременно лицензируя ее на условиях Creative Commons Attribution License (CC BY-NC-ND 4.0), которая позволяет другим распространять данную работу с обязательным указанием авторства данной работы и ссылкой на оригинальную публикацию в этом журнале.