Получение ценных средне- и малотоннажных продуктов из дешевого и доступного сырья современными каталитическими методамиНИР

Obtaining valuable medium- and low-tonnage products from cheap and accessible raw materials using modern catalytic methods

Соисполнители НИР

ИОХ РАН Соисполнитель
ННГУ Соисполнитель
ИНХС РАН Соисполнитель
ФИЦ ПХФ и МХ РАН Соисполнитель

Источник финансирования НИР

другие гранты РФ, грант в форме субсидий на проведение крупных научных проектов по приоритетным направлениям научно-технологического развития, утвержденными постановлением Правительства Российской Федерации

Этапы НИР

# Сроки Название
1 24 апреля 2024 г.-31 декабря 2024 г. Получение ценных средне- и малотоннажных продуктов из дешевого и доступного сырья современными каталитическими методами
Результаты этапа: В ходе работы на Этапе №1 проекта были получены следующие результаты и подготовлены следующие документы: 1. получены лиганды и комплексы металлов на основе Ni, Cu, Co для реакций карбоксилирования ароматических соединений ArMe, ArHet, ArH. Синтезу ароматических кислот был осуществлен за счет использования новых типов фотокатализаторов катализаторов с облучением светом разной длины волны и различной мощности). Реализованы новые подходы, связанные с применением новых типов металло- и фотокатализаторов, и достигнуты уникальные результаты в карбоксилирование гетероароматических соединений, кислоты которых входят в состав лекарственных препаратов. Благодаря этому предложены методы карбоксилирования гетероароматических соединений, кислоты которых входят в состав лекарственных препаратов. Для превращения доступных полученных ароматических карбоновых кислот были использован еще один быстро развивающийся в мире подход — дивергентный катализ для получения из одних и тех же предшественников разнообразных молекул, содержащих фармокопейные группы для повышения биологической активности; 2.разработаны новые подходы к синтезу салициловой и других орто-гидроксибензойных кислот с различными основаниями для избежания образования воды. Найдены закономерности протекания этих реакций в присутствии комплексов переходных металлов и впервые определены пути облегчения скорость-определяющей стадии — перегруппировок образующегося карбоната. Получены данные, которые должны позволить перевести реакции из гетерогенной в гомогенную с применением подходящего растворителя и, что очень существенно, смягчить условия реакции. Впервые установлено явное промотирование реакции катионами лития и показано, что механизм реакции предполагает участие нескольких молекул фенолята в переходном состоянии и является о отличной от мономолекулярного; 3.предложены гибридные катализаторы для синтеза циклических карбонатов и получения поликарбонатов совмещающие Льюисовскую кислоту и нуклеофил в одной молекуле, что позволяет получать системы с уникальными каталитическими свойствами. Для синтеза циклических карбонатов предложена новая высокоэффективная каталитическая система на основе цинка и политопных лигандов, сочетающие в себе фрагмент 1,10-фенантролина и подандов различного строения. Также разработаны высокоэффективные катализаторы для этих реакций, включающие в себя молекулы двух типов: а) порфиринат (или фталодиаминовое производное) цинка, содержащий на периферии аммонийную соль; б) безметаллийный органоборан, содержащий линкер с аммонийной солью. Указанные соединения продемонстрировали высокую эффективность в двух реакциях: а) получение циклических карбонатов, б) полимеризация эпоксида с CO₂. В результате синтезирована новая линейка инициаторов сополимеризации эпоксидов и CO₂ на основе боранов, а также саленовых комплексов и порфинатов металлов и выбраны системы, обеспечивающие синтез полимеров с требуемым свойствами. Данные по их применению в сополимеризации эпоксидов и CO₂ показывают, что они позволяют получать поликарбонаты с регулируемой структурой и молекулярно-массовыми характеристиками полимеров. Проведены работы по изучению состава и свойств образующихся полимеров, а также начаты работы по изучению их каталитической деструкции. Показано, что способность ППК к частичной деполимеризации при температурах ниже температуры деструкции может быть использована для направленного регулирования механических свойств пленок полимера; 4.синтезирован набор лигандов: (замещенные фенантрены и трипиридиловые системы) для катализаторов получения жирных (алифатических) кислот. Впервые осуществлена фоторедокс-катализируемая дикарбофункционализация стирола малоновыми эфирами и СО₂. Выявлены закономерности протекания данной реакции при катализе комплексами никеля, и реакции гидроборирования/карбоксилирования комплексами меди и предложены пути развития этого направления с учетом новейших достижений в этой области, прежде всего связанные с генерацией анион-радикала диоксида углерода; 5.синтезированы лиганды для комплексов Pd, Ni, Cu для дикарбоксилирования 1,3-бутадиена действием CO₂. Получены закономерности катализа комплексами Pd, Ni, Cu в получении адипиновой кислоты; 6.получены данные по особенностям протекания всех указанных реакций при облучении видимым светом разных длин волн и разной мощности. Выявлен механизм действия разных сенсибилизаторов в реакциях, чувствительных к внешнему воздействию. Получены данные по дифункционализации олефинов, инициированной видимым светом, с участием СО₂ для получения кислот, содержащих нужные заместители. Созданы новые гибридные фотокатализаторы на основе биядерных комплексов Ru(II)-Pd(II), других типов биметаллических систем, демонстрирующие высокую активность и селективность в превращении субстратов в мягких условиях. Проведено исследование и предложен новый метод дифункционализации олефинов, инициированной видимым светом, с участием СО₂ для получения кислот, содержащих заданные заместители. Предложены новые дешевые безметальные катализаторы этого процесса; 7.получен ряд систем для абсорбции CO₂, определен диапазон жидкого состояния смесей, оценена их эффективность в качестве абсорбентов CO₂. Для наиболее эффективных абсорбентов получены количественные характеристики абсорбции, а именно термодинамические параметры процесса (энтальпия, энтропия, энергия Гиббса) и константа Генри, которая является конвенциональной мерой эффективности абсорбента. Определены важнейшие для технологических процессов теплофизические характеристики (плотность, вязкость) абсорбентов в интервале температур, охватывающем технологические режимы абсорбции (30–80 °С), до и после абсорбции углекислого газа. Сделаны выводы о предпочтительной структуре соединений для приготовления систем-абсорбентов; 8.создана, верифицирована и апробирована установка, совмещающая преимущества гравиметрического и волюметрического определения растворимости газов; 9.выполнен комплексный скрининг существующих технологических решений для улавливания диоксида углерода и определены их основные преимущества и недостатки. Выявлены наиболее перспективные конфигурации и варианты компоновки мембранных газоразделительных установок, предназначенных для улавливания диоксида углерода; 10.получена модель процесса извлечения диоксида углерода. Разработаны новые конструкции оборудования для выделения и очистки диоксида углерода. Проведена оптимизация технологических параметров процесса с целью минимизации энергетических затрат; 11.разработаны сорбционные материалы, толерантные к присутствию в сырье соединений серы, воды и оксидов азота. Произведена оценка стабильности полученных материалов и определены допустимые пределы концентраций вредных примесей в сырье для данных материалов; 12.разработана серия новых сорбционных материалов для сорбции и хранения диоксида углерода как при низких, так и при высоких температурах. Установлены основные закономерности влияния структуры материалов на их стабильность и сорбционные свойства; 13.разработаны и охарактеризованы адсорбенты на основе оксидов металлов, аминов и солей, инкапсулированных в мезопористые матрицы типа силикатов МСМ-41 и металл-органических каркасов. Достигнута емкость материалов по CO₂ более 15–20 вес.% при температурах 200–400 °С и до 30 вес.% при температурах 20–40 °С; 14.синтезированы функциональные полиметилсилоксаны, селективные в отношении диоксида углерода, исследована корреляция структуры и свойств полученных мембранных материалов; 15.синтезированы полиалкилметилсилоксаны с варьируемым соотношением алкильных заместителей различной длины, определены закономерности изменения газотранспортных свойств в зависимости от типа и соотношения боковых заместителей; 16.выполнен теоретический анализ с привлечением возможностей математического моделирования, в том числе и для мембранных процессов. Использован пользовательский блок технологической среды Aspen Plus — мембранный половолоконный газоразделительный модуль для расчета технологических решений, направленных на улавливание диоксида углерода. В результате создания математических моделей технологических схем определена себестоимость проведения процесса улавливания диоксида углерода при следующих условиях: степень извлечения не менее 90 %, содержание CO₂ в продуктовом потоке не менее 95 мол.%; 17.разработаны катализаторы гидрирования CO₂ до метанола в растворах абсорбентов на основе соединений меди, цинка, индия, циркония, в т.ч. иммобилизованных на мезопористые материалы и пористые полимеры; 18.разработаны катализаторы плазменно-каталитического разложения CO₂ на основе мезопористых кремнеземных материалов с дополнительным введением активных компонентов и исследован процесс разложения CO₂ до СО с их участием; 19.получены ассиметричная половолоконная мембрана на основе ПФСФ и первичные данные о массопереносе СО, CO₂ и О₂ через образцы данной мембраны; 20.проведено кинетическое моделирование процесса комбинированной автотермической углекислотно-кислородной конверсии углеводородов с использованием полученных экспериментальных и имеющихся литературных данных; 21.исследован процесс тандемного гидроформилирования-ацетализации 1,3-бутадиена на родиевых катализаторах в двухфазных системах. Исследованы основные закономерности протекания процесса в присутствии родиевых каталитических систем, включающих различные водорастворимые лиганды. Отработан подход к разделению компонентов реакционной смеси; 22.разработаны Комплекты ЭКД на стендовую установку испытаний жидких абсорбентов CO₂; 23.разработаны программы и методики испытаний для установки испытаний жидких абсорбентов CO₂; 24.подготовлен Акт изготовления и протокол испытаний стендовой установки испытаний жидких абсорбентов CO₂; 25.подготовлен Акт изготовления половолоконной мембраны на основе ПФСФ. Научно-технический уровень выполненной работы соответствует мировому уровню, что подтверждается публикацией членами коллектива участников по результатам выполнения работ 15 статей в научных изданиях первого и второго квартилей, индексируемых в международных базах данных. Результаты, полученные в ходе выполнения проекта, вошли в состав 4 диссертаций на соискание звания кандидата химических наук.
2 1 января 2025 г.-31 декабря 2025 г. Получение ценных средне- и малотоннажных продуктов из дешевого и доступного сырья современными каталитическими методами
Результаты этапа:
3 1 января 2026 г.-31 декабря 2026 г. Получение ценных средне- и малотоннажных продуктов из дешевого и доступного сырья современными каталитическими методами
Результаты этапа:

Прикрепленные к НИР результаты

Для прикрепления результата сначала выберете тип результата (статьи, книги, ...). После чего введите несколько символов в поле поиска прикрепляемого результата, затем выберете один из предложенных и нажмите кнопку "Добавить".