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 проекта 18-19-00240
НазваниеПроведение фундаментальных исследований процессов каталитической конверсии целлюлозы в промышленно значимые амины
Руководитель Сульман Михаил Геннадьевич, Доктор химических наук
Организация финансирования, регион федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Тверской государственный технический университет" , Тверская обл
Конкурс №28 - Конкурс 2018 года «Проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований отдельными научными группами»
Область знания, основной код классификатора 09 - Инженерные науки; 09-206 - Нано- и мембранные технологии
Ключевые слова целлюлоза, изосорбид, аминоизосорбид, диаминоизосорбид, N-метилглюкамин, магнитноотделяемые катализаторы, гетерогенный катализ
Код ГРНТИ31.15.28
ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ
Аннотация
Амины играют исключительно важную роль в современной химической промышленности. Они являются ключевыми промежуточными продуктами, которые применяются в сельскохозяйственной, фармацевтической, текстильной, полимерной и других отраслях промышленной деятельности.
В настоящее время большинство промышленно значимых алифатических аминов (например, алкиламинов, диаминов), ароматических аминов (например, анилина) и аминоспиртов (например, этаноламинов, пропаноламинов) производятся из ископаемых ресурсов. Вследствие очевидного предела запасов ископаемого сырья, переход на возобновляемые ресурсы имеет большое научное и практическое значение. Таким образом, существует очевидная необходимость создания новых технологий получения аминов. С этой точки зрения, методы гетерогенного катализа играют здесь ключевую роль. Разработка высокоэффективных методов каталитической конверсии биомассы в вещества с высокой добавочной стоимостью (в данном случае, амины) находится в полном соответствии с 12-тью принципами «Зелёной химии» (Green chemistry), которые, среди прочего, предъявляют определённые требования к новым химическим технологиям: высокая атомная эффективность, минимальное количество отходов, безопасное и возобновляемое сырьё.
В исследовательской среде сложилось совершенно чёткое мнение, что наиболее перспективным альтернативным сырьём для химической промышленности является растительная биомасса (целлюлоза, в разных соотношениях комбинированная с гемицеллюлозой и лигнином), которая ежегодно, в больших количествах, синтезируется в природе.
Цель данного проекта – разработка научных основ процесса конверсии целлюлозы в аминопроизводные D-изосорбида (1,4;3,6-диангидросорбита) и N-метилглюкамин с использованием возможностей гетерогенного катализа и микрореакторных технологий.
Амины, получаемые из природного, возобновляемого сырья, (т.н. bio-based amines), в том числе, аминопроизводные изогексидов – в настоящее время являются предметом большого числа научных исследований. Уже сейчас разработаны методы синтеза полиамидов, полиимидов, сложных полиэфиров, полиуретанов, поликарбонатов на основе изогексидов. В частности, моно- и диаминопроизводные D-изосорбида в настоящее время расцениваются как перспективное сырьё для синтеза полиамидов. Полиамиды широко используются в химической промышленности для литья под давлением, экструзии, получения плёнок, синтетического волокна и т.д. Помимо хороших потребительских качеств, полимеры на основе изогексидов способны к биоразложению, что является очень важным с точки зрения экологии.
N-метилглюкамин (МГА, торговое название меглумин) – производное соединение D-сорбита, широко используется в медицинской химии для эффективного повышения солюбилизации и стабилизации биологически активных соединений, применяемых при сердечнососудистых заболеваниях, обладающих противоэпилептическим, болеутоляющим, антимикробным, антибактериальным, противоопухолевым и многими другими действиями.
В связи с вышеизложенным, разработка новых методов синтеза промышленно значимых аминов из целлюлозы является весьма актуальной задачей.
В рамках данного проекта предполагается разработка новых каталитических систем для процессов однореакторной конверсии целлюлозы в изосорбид, трансформации изосорбида в соответствующие аминопроизводные, синтеза N-метилглюкамина. В синтезе моно- и диаминопроизводных D-изосорбида впервые будут использованы магнитноотделяемые катализаторы на основе полимерной матрицы сверхсшитого полистирола (СПС). Такие катализаторы легко отделяются от реакционной массы для повторного использования посредством внешнего магнитного поля и дают возможность существенно упростить технологическую схему производства и, как следствие, снизить энергетические и материальные затраты. Для синтеза N-метилглюкамина, помимо разработки новых каталитических систем, предполагается использование микрофлюидных реакторов (микрореакторов), что может значительно увеличить скорость синтеза за счет увеличения в таких системах коэффициентов массо- и теплопередачи.
Таким образом, сочетание новых знаний в области гетерогенного катализа и микрореакторной техники позволит создать новые, высокоэффективные и экологически безопасные технологии получения ценных химикатов из возобновляемых ресурсов.
ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ
Публикации
1.
Манаенков О.В., Раткевич Е.А., Кислица О.В., Lawson B., Morgan D.G., Степачева А.А., Матвеева В.Г., Сульман М.Г., Сульман Э.М., Бронштейн Л.М.
Magnetically recoverable catalysts for the conversion of inulin to mannitol
Energy, Vol. 154, pp. 1-6 (год публикации - 2018)
10.1016/j.energy.2018.04.103
2.
Матвеева В.Г., Шиманская Е.И., Сульман М.Г., Филатова А.Е., Степачева А.А.
Catalytic Hydrotreating of Kraft Lignin to Produce Biofuel Components
18th International Multidisciplinary Scientific Geoconference SGEM2018, Vol. 18, pp. 179-185 (год публикации - 2018)
10.5593/sgem2018/4.1
3.
Сульман Э.М., Долуда В.Ю., Михайлов С.П., Лакина Н.В., Сульман М.Г.
Ni Impregnated into Hypercrosslinked Polystyrene in N-methyl-D-glucosamine Synthesis
18th International Multidisciplinary Scientific Geoconference SGEM2018, Vol. 18, pp. 509-514 (год публикации - 2018)
10.5593/sgem2018/4.1
4.
Сульман Э.М., Сульман М.Г., Манаенков О.В., Раткевич Е.А., Кислица О.В.
Polymeric Catalysts for the Process of Cellulose Conversion into Amines
18th International Multidisciplinary Scientific Geoconference SGEM2018, Vol. 18, pp. 555-561 (год публикации - 2018)
10.5593/sgem2018/4.1
Публикации
1.
Сальникова К.Е., Матвеева В.Г., Ларичев Ю.В., Быков А.В., Демиденко Г.Н., Шкилева И.П., Сульман М.Г.
The liquid phase catalytic hydrogenation of furfural to furfuryl alcohol
Catalysis Today, Vol. 329, pp. 142-148 (год публикации - 2019)
10.1016/j.cattod.2018.12.036
2. Манаенков О.В., Кислица О.В., Раткевич Е.А., Матвеева В.Г., Сульман Э.М., Сульман М.Г. Conversion of inulin over Ru-Fe3O4-SiO2 magnetically recoverable catalyst 5th International Congress on Catalysis for Biorefineries, Book of Abstracts: p. 78 (год публикации - 2019)
3.
Манаенков О.В., Кислица О.В., Раткевич Е.А., Матвеева В.Г., Сульман М.Г., Сульман Э.М.
Ru-Fe3O4-Containing Polymeric Catalysts for Cellulose Hydrogenolysis
Chemical Engineering Transactions, Vol. 74, pp. 79-84 (год публикации - 2019)
10.3303/CET1974014
4.
Михайлов С.П., Матвеева В.Г., Сульман Э.М., Долуда В.Ю., Сульман М.Г.
Ni Impregnated into Hypercrosslinked Polystyrene in N-methyl-D-glucosamine Synthesis
19th International Multidisciplinary Scientific Geoconference SGEM2019, Vol. 19, Iss. 4.1, pp. 353-359 (год публикации - 2019)
10.5593/sgem2019/4.1
5.
Сальникова К.Е., Сульман М.Г., Ларичев Ю.В., Косивцов Ю.Ю., Матвеева В.Г.
The Synthesis of Ru- and Pd-containing Nanoparticles Stabilized by the Hypercrosslinked Polystyrene for the Selective Hydrogenation of the Furfural to the Furfuryl Alcohol
19th International Multidisciplinary Scientific Geoconference SGEM2019, Vol. 19, Iss. 4.1, pp. 547-551 (год публикации - 2019)
10.5593/sgem2019/4.1
6. Манаенков О.В., Кислица О.В., Раткевич Е.А., Сульман М.Г., Матвеева В.Г. Магнитоотделяемый катализатор для конверсии полисахаридов в полиолы IV Всероссийский (с международным участием) научный симпозиум "Актуальные проблемы теории и практики гетерогенных катализаторов и адсорбентов", Материалы симпозиума: с. 343-345 (год публикации - 2019)
7. Матвеева В.Г., Сульман Э.М., Сальникова К.Е., Сульман М.Г. The Treatment of the Lignocellulosic Biomass for Obtaining to the Organic Synthesis Products V International Conference "Catalysis for Renewable Sources: Fuel, Energy, Chemicals" CRS-5, Book of Abstracts: pp. 101-102 (год публикации - 2019)
8. Матвеева В.Г., Сульман Э.М., Сульман М.Г., Сидоров А.И., Никошвили Л.Ж., Манаенков О.В., Быков А.В., Шкилева И.П., Долуда В.Ю. Nanocatalysts based on metal/hypercrosslinked polystyrene composites The Fifth International Scientific Conference "Advances in Synthesis and Complexing", Book of Abstracts: Vol. 2, p. 115 (год публикации - 2019)
9. Сульман Э.М., Манаенков О.В., Кислица О.В., Раткевич Е.А., Матвеева В.Г., Сульман М.Г. Ru-Fe3O4-SiO2 Catalyst for Polysaccharide Conversion XI International Conference "Mechanisms of Catalytic Reactions", Book of Abstracts: pp. 333-334 (год публикации - 2019)
Публикации
1. Михайлов С.П., Сульман М.Г., Матвеева В.Г., Сидоров А.И., Долуда В.Ю. N-Methyl-D-Glucose Amine Synthesis over Ni Based Catalysts 20th International Multidisciplinary Scientific GeoConference & EXPO SGEM2020 (год публикации - 2020)
2.
Манаенков О.В., Кислица О.В., Раткевич Е.А., Сульман М.Г.
Магнитноотделяемый полимерный катализатор для гидрогенолиза целлюлозы
Известия высших учебных заведений. Серия: Химия и химическая технология. Издательство: Ивановский государственный химико-технологический университет (Иваново)., Том 63, № 2, с. 59-63. (год публикации - 2020)
10.6060/ivkkt.20206302.6062