КАРТОЧКА ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ

Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.

 

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Номер 22-73-00149

НазваниеРазработка новых каталитических систем на основе комплексов переходных металлов с циклобутадиеновым лигандом

РуководительШвыдкий Никита Вячеславович, Кандидат химических наук

Организация финансирования, регион федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт элементоорганических соединений им. А.Н.Несмеянова Российской академии наук, г Москва

Период выполнения при поддержке РНФ 07.2022 - 06.2024 

Конкурс№70 - Конкурс 2022 года «Проведение инициативных исследований молодыми учеными» Президентской программы исследовательских проектов, реализуемых ведущими учеными, в том числе молодыми учеными.

Область знания, основной код классификатора 03 - Химия и науки о материалах, 03-102 - Синтез, строение и реакционная способность металло- и элементоорганических соединений

Ключевые словациклобутадиен, металлоорганический синтез, гомогенный катализ, иридий, платина, гидросилирование.

Код ГРНТИ31.17.29

 

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ

Аннотация
Активное применение металлоорганических катализаторов на протяжении последних 40 лет принципиально изменило способ получения органических соединений. Для многих веществ были открыты одностадийные пути синтеза из доступных реагентов с высокими выходами. Особенно широко в лабораторном и промышленном органическом синтезе используются катализаторы на основе соединений платиновых металлов. Однако чаще всего в синтезе применяется ограниченный набор комплексов с коммерчески доступными лигандами (например, фосфинами), тогда как новые классы металлоорганических катализаторов появляются редко. Данный проект направлен на развитие химии нового класса катализаторов на основе циклобутадиеновых комплексов платиновых металлов. Особенность циклобутадиена состоит в том, что благодаря частичному отрицательному заряду он прочно связывается с металлом и таким образом объединяет свойства классических диенов и циклопентадиенильных лигандов. Поэтому циклобутадиеновые комплексы могут катализировать процессы, в которых другие металлоорганические соединения оказываются инертными. Например, циклобутадиеновые комплексы родия являются наилучшими катализаторами реакции восстановительного аминирования с участием монооксида углерода, причем ни циклопентадиенильные, ни фосфиновые производные не проявляют существенной активности в этом процессе (N.V. Shvydkiy, D. Chusov et al. ACS Catal. 2016, 6, 2043). В 2015 году мы впервые продемонстрировали высокую каталитическую активность циклобутадиеновых комплексов на примере соединений родия, однако каталитические свойства производных других платиновых металлов до сих пор остаются неизученными (N.V. Shvydkiy, D.S. Perekalin, Coord. Chem. Rev., 2017, 349, 156). Поэтому целью настоящего проекта является синтез и исследование каталитических реакций комплексов платины и иридия. Реализация этого проекта позволит принципиальным образом расширить границы области и обнаружить новые катализаторы важных процессов. В частности, мы планируем исследовать каталитическую активность циклобутадиеновых комплексов платины в промышленно значимой реакции гидросилилирования алкенов и алкинов. Также планируется разработать новый общий подход к синтезу активных циклобутадиеновых комплексов иридия с лабильными лигандами и использовать их для проведения реакций восстановительного аминирования и разложения диазосоединений.

Ожидаемые результаты
Основная цель работы состоит в создании нового класса высокоселективных катализаторов для органического синтеза. Для этого планируется провести исследования каталитических свойств циклобутадиеновых комплексов платины и иридия. Соединения платины и иридия катализируют большое количество важных органических реакций, поэтому разработка новых катализаторов в перспективе дает возможность получать продукты химической промышленности более эффективным способом. На данный момент исследование каталитической активности циклобутадиеновых комплексов ведется только в нашей лаборатории, поэтому полученные в ходе реализации проекта результаты усилят наше лидерство в этой теме на международном уровне. Про циклобутадиеновые комплексы иридия практически нет никакой информации в литературе. Разработка первого общего метода их синтеза позволит изучить свойства этого класса соединений и в дальнейшем найти им применение в различных областях науки (фотоэлектроника, медицина, материаловедение).

 

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Аннотация результатов, полученных в 2022 году
В ходе выполнения проекта был разработан новый класс платиновых катализаторов, а именно циклобутадиеновый комплекс (С4Et4)PtCl2, и показано его успешное применение на примере промышленно значимой реакции гидросилилирования непредельных субстратов. Данный комплекс легко получается в одну стадию из гексахлорплатиновой кислоты и очень доступных реагентов. Его устойчивость на воздухе, в сочетании высокой растворимостью в неполярных средах и твердым агрегатным состоянием делает его более удобным катализатором гидросилилирования в лабораторных условиях по сравнению с традиционно используемым комплексом Карстедта, который представляет из себя неустойчивую на воздухе жидкость. Это первый пример использования циклобутадиенового комплекса переходного металла 10 группы в катализе. Полученные данные позволяют предположить, что неисследованные циклобутадиеновые комплексы других переходных металлов (Pd, Ru, Fe и другие) могут найти применение в качестве эффективных катализаторов органических реакций. Параллельно с этим был разработан первый метод синтеза циклобутадиеновых комплексов иридия. До настоящего времени был полностью охарактеризован лишь один комплекс с инертной сэндвичевой структурой, и, соответственно, ничего не было известно про свойства этого класса соединений. Разработанный метод позволит нам получить разнообразные циклобутадиеновые производные иридия, а также исследовать свойства этого нового класса металлоорганических соединений.

 

Публикации

1. Швыдкий Н.В., Римский К.В., Перекалин Д.С. Cyclobutadiene platinum complex as a new type of precatalyst for hydrosilylation of alkenes and alkynes Applied Organometallic Chemistry, Volume 37, Issue 3, e7008 (год публикации - 2023) https://doi.org/10.1002/aoc.7008