Химик РУДН получил новый катализатор для окисления и амидирования

Одним из перспективных направлений современной химии является исследование возможности образования сложных молекулярных систем, включающих набор металлов в пределах одной структуры. Эффективное решение для получения таких объектов – привлечение нескольких типов лигандов (окружения атомов металла). Например, получены сложные полиметаллические комплексы, где лиганды координируют металлы различными центрами (азот/сера, фосфор/азот и т.д.) Этот подход позволяет формировать объекты различного состава, строения и, соответственно, свойств.

Химик РУДН совместно с российскими и французскими коллегами синтезировал новый каркасный продукт на основе атомов меди и натрия. Соединение также содержит два типа обрамления металлов – «кислородное» (силоксановый лиганд) и «азотное» (лиганд бипиридин). Для формирования кремнийорганического лиганда в растворе проводили реакцию взаимодействия простого кремнийорганического соединения фенилтриметоксисилана PhSi(OCH3)3 с гидроксидом натрия. Затем в этот раствор вводили дихлорид меди и второй лиганд – органическое соединение бипиридин, содержащее два атома азота, легко образующими комплексы с металлами. Подбор соотношений между реагентами, а также выбор среды для проведения реакции/кристаллизации позволили выделить целевое соединение. Рентгеноструктурные исследования установили нетривиальную молекулярную геометрию этого продукта, редкое соотношение металлов в каркасе (пять атомов меди, один атом натрия), а также необычное межмолекулярное взаимодействие каркасов, расположенных поблизости в кристаллической упаковке. Они объединяются в так называемую супрамолекулярную систему за счет взаимодействия ароматических колец азотного лиганда.

«Мы получили принципиально новый тип каркасных металлокомплексов, содержащих азотные и кислородные центры в обрамлении ионов меди и натрия. Так тип связывания формирует необычную архитектуру, несколько напоминающую велосипедный шлем. По нашему расчету, использованный нами поход – «конструирование» металлокомплексов при использовании различных типов лигандов может быть существенно развит и усовершенствован, ожидается получение ранее недоступных химических объектов. Кроме того, подобное, смешанное, обрамление металлических атомов может быть положительным моментом при катализе, поддерживая активность атомов металла», – говорит Алексей Биляченко, один из авторов исследования, кандидат химических наук, сотрудник РУДН.

На втором этапе исследования учёные измеряли каталитическую активность полученного соединения в реакциях окисления и амидирования. «Велосипедный шлем» эффективен в катализе взаимодействия циклогексана и н-гептана с пероксидами, что перспективно для получения реакционноспособных продуктов окисления. В дальнейшем такие производные использованы для получения самых разнообразных материалов, в том числе полимеров. Также была показана высокая активность «велошлема» в реакции взаимодействия бензилового спирта с аминами. Реакция имеет большое значение как способ образования амидов (важных компонентов лекарственных препаратов). Было установлено, что активность «велошлема» в катализе сохраняется даже при экономном (0,4 mol% меди) расходовании катализатора.