ИСТИНА

Осуществел синтез нового эффективного лиганда 1,2-азольного типа, палладиевый комплекс которого оказался чрезвычайно активным катализатором реакции Сузуки; полученный азол пригоден для нековалентной модификации различных углеродных носителей - на основе модифицированного синтетического угля Сибунита получен активный многоразовый палладиевый нанокатализатор; не менее активные многоразовые катализаторы получены путем инкапсулирования 1,2-азольных комлексов палладия в мезопористый силикагель, полученный усовершенствованным золь-гель методом. Таким образом, выполненные в этом проекте исследования позволили разработать очень активные гомогенные и многоразовые гетерогенные палладиевые катализаторы реакций кросс-сочетания, не теряющие своей активности при повторном использовании.

Комплексы палладия являются эффективными катализаторами реакций образования связи углерод-углерод и углерод-гетероатом [1-7]. Наиболее известные из них это реакции Кумады, Негиши, Сузуки, Хека и Соногаширы, которые включают взаимодействие металлоорганических соединений, олефинов и терминальных ацетиленов с органическими галогенидами [8-10]. Реакции кросс-сочетания широко используются в современном органическом синтезе в качестве эффективных методов получения полифункциональных биарилов, арилированных олефинов и ацетиленов, а также их гетероциклических аналогов. Соединения этого типа являются структурными элементами современных лекарственных субстанций, входят в состав жидкокристаллических композиций, используются для разработки новых материалов. О важности работ в этой области свидетельствует присуждение Нобелевской премии по химии 2010 г. профессорам Негиши, Сузуки и Хеку, выполнивших пионерские исследования реакций кросс-сочетания. Ключевым параметром, определяющим эффективность реакций кросс-сочетания, является природа лиганда в комплексе палладия, используемого в качестве катализатора. Традиционно применяемые фосфиновые лиганды (рис. 2) вследствие токсичности, легкой окисляемости, а также высокой стоимости, малопригодны для масштабного применения в технологиях тонкого органического синтеза. Поэтому вполне объяснима тенденция последних 10 лет по разработке альтернативных катализаторов, не содержащих фосфиновых лигандов. В качестве таких лигандов предложено использовать гетероциклические карбены, оксазолины, основания Шиффа, диазабутадиены, пиридины, гидразоны, пиразолы, фенантролины, гуанидины, хинолины, карбазоны, тетразолы, имидазолы, аминокислоты, амины, тиомочевины и мочевины [11-18]. Однако далеко не все из этих соединений легкодоступны, и что еще более важно, очень часто приемлемая каталитическая активность достигается только в присутствии большого количества дорогостоящего палладиевого катализатора (> 1 мол% Pd). Кроме того, для проведения каталитических реакций чаще всего используют токсичные и пожароопасные органические растворители: бензол, толуол, диоксан, 1,2-диметоксиэтан и тетрагидрофуран. Оптимальным с точки зрения экологии и крупномасштабного применения реакций кросс-сочетания было бы использование в качестве реакционной среды воды при катализе многоразовыми гетерогенными катализаторами (“зеленая химия”) [19]. Именно из этих практических соображений исследователи все большее внимание уделяют изучению каталитических процессов в водных средах и разработке гетерогенных катализаторов, поскольку они в отличие от рассмотренных выше гомогенных катализаторов легко отделяются от продуктов реакций и могут быть использованы многократно [20]. В качестве основы для нанесения палладия используются активированный уголь, цеолиты и молекулярные сита, оксиды и карбонаты металлов, органические полимеры и др. Палладий может быть закреплен на носителе с помощью лигандов, ковалентно связанных с поверхностью подложки (рис. 1). Рис. 1. Примеры наиболее часто используемых гетерогенных палладиевых катализаторов. К сожалению, подобные гетерогенные катализаторы по сравнению с гомогенными довольно инертны, работают при высокой температуре и быстро теряют активность при повторных использованиях. Низкую каталитическую активность гетерогенных катализаторов удалось преодолеть благодаря использованию мелкодисперсного палладия с размером частиц 2-10 нм – так называемые наночастицы или нанокластеры Pd (рис. 1). Высокая каталитическая активность нанокатализаторов обусловлена их большой поверхностью и соизмерима с активностью гомогенных катализаторов. В отличие от гетерогенных катализаторов нанокатализаторы получают из растворимой соли переходного металла, стабилизатора и восстановителя. Наличие стабилизатора является обязательным, поскольку в противном случае наночастицы агрегируются с образованием малоактивной черни соответствующего металла. В качестве наностабилизаторов используются полимеры, дендримеры, полиоксометаллаты, циклодекстрины, оксиды металлов, активированный уголь [21]. Повышенный интерес вызывают системы, в которых как переходный металл, так и стабилизатор-носитель находятся в мелкодисперсном (наноразмерном) состоянии (рис. 1). Использование наноматериалов в качестве носителя приведет к стабилизации размеров нанесенных палладиевых частиц и проявлению размерного эффекта в структурно чувствительных каталитических реакциях. В рамках данного проекта на этапе 2010 г. российским и белорусским коллективами были разработаны методы синтеза замещенных 1,2-азолов и на их основе получены новые палладиевые комплексы. Азольные комплексы оказались универсальными и высокоэффективными катализаторами реакций Сузуки, Хека, Соногаширы, Бухвальда-Хардвига и восстановления ненасыщенных соединений в водных средах в отсутствие органических растворителей. Разработанные гомогенные каталитические системы характеризовались высокими выходами целевых продуктов и простотой методик их выделения, небольшой продолжительностью реакций в сравнительно мягких условиях, низким расходом палладия и использованием воды как самой безопасной и экологичной реакционной среды. На этапе 2011 г. предполагалось гомогенный вариант катализа 1,2-азольными комплексами палладия перевести в гетерогенный. В рамках этой главной задачи цель 2-го этапа работы со стороны зарубежного участника заключалась в разработке методов синтеза изоксазолов и изотиазолов, способных выступать в качестве модификаторов поверхности оксидных и углеродных носителей. Кроме того, по методикам российской стороны предполагалось получение палладиевых комплексов азолов-модификаторов с палладием. Российским участникам проекта на основе азольных лигандов-модификаторов и соответствующих комплексов палладия предстояло разработать методы получения новых гетерогенных катализаторов и оценить их активность в модельных реакциях в водных средах. Таким образом, в конкретные задачи исследования с российской стороны входило: - Создание многоразовых гетерогенных паллладиевых катализаторов с высокой активностью на основе модифицированных 1,2-азолами силикагелей и углеродных материалов: - Разработка методов модификации силикагеля, углеродных нанотрубок, волокон и активированного угля молекулами изоксазолов и изотиазолов. - Разработка методов нанесения наноразмерного палладия на модифицированные азолами носители. - Изучение строения полученных нанокомпозитов (“наноразмерный палладий на наноносителе”) физико-химическими методами и испытание их каталитической активности в реакциях кросс-сочетания. - Адаптация создаваемых гетерогенных катализаторов к воде и водным средам. - Изучение морфологии частиц нанесенного палладия в процессе многократного использования гетерогенного катализатора. Первоначально планировалось синтезировать 1,2-азолы с функциональными заместителями, способными к закреплению на поверхности носителя за счет образования химических связей. Поскольку практически все углеродные носители содержат поверхностные карбоксильные группы, способные при взаимодействии с аминами превращаться в амидные, из ранее синтезированного оксима 5-(4-толил)изоксазол-3-карбальдегида (этап 2010 г.) по схеме 1 был получен 5-(4-толил)изоксазол-3-амин (1). Схема 1. Первоначально была изучена способность синтезированного изоксазол-3-амина к комплексообразованию с палладием. Нами найдено, что 5-(4-толил)изоксазол-3-амин легко замещает MeCN-лиганды в ацетонитрильном комплексе палладия (схема 2). Замещение лигандов протекает в кипящем ацетонитрниле быстрее, чем за 10 мин, и приводит к получению транс-дихлорбис[5-(p-толил)изоксазол- ?N-3-амин]палладий(II) (2) с выходом 94%. Схема 2. Структура комплекса 2 определялась из данных ИК, 1Н ЯМР спектров и установлена рентгеноструктурным анализом монокристалла при 296 К. Монокристаллы 2 были получены путем медленного испарения раствора комплекса в ацетонитриле. Комплекс 2 имеет транс-конфигурацию (рис. 2). Рис. 2. Молекулярная структура комплекса 2. Расположение атома Pd на центре инверсии определяет Si симметрию комплекса (центросимметричная молекула). В изоксазольных и фенильных фрагментах комплекса величины длин связей и углы лежат в ожидаемых диапазонах (табл. 1).Изоксазольные и фенильные кольца являются плоскими в пределах 0,0042 (14) ? и 0,003 (2) ?, соответственно. В молекуле комплекса плоскости изоксазольных и фенильных колец наклонены под углом 14,62 (15)?. Таблица 1. Выборочные длины связей (?) и углов (o) в комплексе 2. Атомы водорода амино-группы образуют водородные связи N (6)-Н (6А) ... Cl (1) # 1 и N (6)-Н (6B) ... Cl (1) [симметрии код: (# 1 ) 1-х, -1 / 2 + у, 3/2-z], с атомами хлора, принадлежащими той же молекуле комплекса и соседней. В результате молекулы комплекса образуют полимерные слои, параллельные плоскости bc. Между слоями имеются только Ван-дер-Ваальсовы взаимодействия (рис. 3). По-видимому, из-за полимерного строения комплекс 2 обладает невысокой растворимостью. Рис. 3. Полимерный слой, образованный водородными связями, в кристаллической структуре комплекса 2. Прежде чем приступить к разработке методов получения гетерогенных палладиевых катализаторов на основе 5-(4-толил)изоксазол-3-амина, мы провели испытание каталитической активности комплекса 2. Изучение активности комплекса 2 было выполнено в воде на модельной реакции 3-бромбензойной кислоты с 4-метоксифенилборной кислотой в присутствии 0,1 мол% Pd и 2,5 экв различных оснований (Na2CO3, K2CO3, K3PO4, NaOH, KOH и NaOAc). В присутствии оснований 3-бромбензойная кислота превращается в водорастворимый бромбензоат, и реакция протекает в гомогенных условий. Оказалось, что в присутствии всех испытанных оснований (кроме NaOAc) при 100 °С реакция завершается за 10 мин и дает продукт кросс-сочетания с высоким выходом (табл. 2, оп. 1-5). Важно отметить, что все эксперименты проводились на воздухе без применения инертной атмосферы. Удивительно, но во всех случаях реакция протекала без образования Pd-черни, даже после полной конверсии 3-бромбензойной кислоты. Для объяснения этого наблюдения, мы предположили, что только небольшая часть исходного Pd(II)L2 превращается в каталитически активный комплекс Pd(0) и принимает участие в реакции. Следовательно, если это предположение верно, то реакция может быть проведена в присутствии значительно меньшего количества катализатора. Действительно, количество катализатора может быть уменьшено до уровня 0,01-0,001 мол%, без какого-либо снижения активности. Например, 3-бромбензойной кислота реагирует с 4-метоксифенилборной кислотой в присутствии 0,01мол% или 0,001 мол% комплекса 2 (оп. 6 и 7) в течение 10 мин с высокими выходами, большим числом каталитических циклов (TON, turn over number), до 100000, и их частотой (TOF, turn over frequency), до 600000 ч-1. Затем каталитическая активность нового катализатора была протестирована в реакциях кросс-сочетания арилйодидов (табл. 2, опыты 9-11). Если для реакций арилбромидов требуется повышенная температура, арилйодиды реагировали при комнатной температуре. В присутствии 0,01 мол% комплекса 2 водорастворимые арилйодиды, такие как 3-иодбензойная кислота, реагируют с высоким выходом при температуре 20 ° С в течение 10 минут (опыт 9). При 100 °С реакции 3-иодбензойной и 5-иодсалициловой кислот с арилборными кислотами завершаются менее чем за 5 минут с образованием продуктов кросс-сочетания с высокими выходоми в присутствии 0,0001 мол% катализатора (1 м.д. уровень). При этом наблюдались необыкновенно высокие величины TON (>1000000) и TOF (>12000000ч-1) (опыты 10 и 11). Таблица 2. Реакции 3-бромбензойной кислоты с 4-метоксифенилборной кислотойа Затем каталитическая активность нового катализатора была протестирована в реакциях кросс-сочетания арилйодидов (табл. 2, опыты 9-11). Если для реакций арилбромидов требуется повышенная температура, арилйодиды реагировали уже при комнатной температуре. В присутствии 0,01 мол% комплекса 2 водорастворимые арилйодиды, такие как 3-иодбензойная кислота, реагируют с высоким выходом при температуре 20 ° С в течение 10 минут (опыт 9). При 100 °С реакции 3-иодбензойной и 5-иодсалициловой кислот с арилборными кислотами завершаются менее чем за 5 минут с образованием продуктов кросс-сочетания с высокими выходами в присутствии 0,0001 мол% катализатора (1 м.д. уровень). При этом наблюдались необыкновенно высокие величины TON (>1000000) и TOF (>12000000 ч-1) (опыты 10 и 11). Далее, мы протестировали каталитическую активность нового комплекса 2 в реакциях водонерастворимых арилбромидов. В качестве модельной была выбрана реакция 2-броманилина с 4-метоксифенилборной кислотой в воде без органического растворителя в присутствии 0,1 мол% комплекса 2, 1 мол% тетрабутиламмоний бромида и 2,5 экв. различных оснований (Na2CO3, K2CO3, K3PO4, NaOH, и KOH). Полученные данные (табл. 3, опыты 1-5) показывает, что в присутствии всех испытанных оснований реакция протекает с высокими выходами (93-100%) в течение 15-20 минут, величины TON равны при этом 930-1000 и TOF до 2790-4000 ч-1. Как и в случае водорастворимых арил галогенидов реакции протекали без образования Pd-черни формирования, и количество катализатора оказалось возможным уменьшить до 0,01-0,001 мол% без снижения активности. Например, 2-броманилин (или 2-иоданилин) реагирует с 4-метоксифенилборной кислотой или (р-MeOC6H4)4BNa в присутствии 0,001 мол% комплекса 2 (опыты 7-9) в течение 10-30 мин с высокими выходами, TON 89000-100000 и TOF 178000-600000 ч-1. Важно отметить, что в присутствии основания все четыре арильные группы (р-MeOC6H4)4BNa принимают участие в кросс-сочетании. Это существенно сокращает количество неорганических (нецелевых) продуктов реакции. Таблица 3. Реакции 2-броманилина с 4-метоксифенилборной кислотойа Рис. 4. Схема одностадийного синтеза дифлунизала. Практическая значимость катализа комплексом 2 была показана на примере одностадийного синтеза 2',4'-дифтор-4-гидрокси-[1,1'-бифенил]-3-карбоновой кислоты (дифлунизал), нестероидного противовоспалительного-препарата (НПВП) с болеутоляющим и жаропонижающим эффектами [22]. Взаимодействие 5-иодсалициловой кислоты с 2,4-дифторфенилборной кислотой в присутствии 0,01 мол% комплекса 2 приводит к получению дифлунизала с выходом 97% за 10 мин при комнатной температуре на воздухе (рис. 4). При 100 °С реакция может быть проведена менее чем за 5 мин с 98%-ным выходом в присутствии 0,0001 мол% катализатора (1 м.д. уровень). Рис. 5. Полимерный слой, образованный водородными связями, в кристаллической структуре комплекса 2 (другая проекция, чем на рис.3). Имея на руках синтезированный модификатор - 5-(4-толил)изоксазол-3-амин (1), и его палладиевый комплекс 2 мы приступили к разработке гетерогенных катализаторов на их основе. Однако данные по слоистой структуре комплекса 2 в кристалле (см. рис. 3 и 5), его чрезвычайно высокая каталитическая активность, а также отсутствие Pd-черни после завершения реакций побудили нас отказаться от первоначально запланированного (традиционного) подхода к модификации поверхности носителя за счет образования ковалетной связи между реакционными группами поверхности и модификатора. Мы обнаружили, что углеродные носители (углеродные нанотрубки, нановолокна, активированный уголь) в определенных условиях могут адсорбировать 2-3 вес% аминоизоксазола (1), При этом процесс адсорбции практически необратим. Например, после кипячения в среде этанола в течение 1 ч образца многослойных углеродных нанотрубок, модифицированных 3 вес% амина 1 по разработанной нами методике, в растворе не удалось обнаружить даже следы модификатора. Однако, если модификатор нанести методом обычной пропитки при постепенном испарении растворителя, то с такого образца амин 1 смывается спиртом в течение нескольких минут уже при комнатной температуре практически нацело. Исходя из практических соображений было принято решение использовать при получении гетерогенных катализаторов именно эти материалы и отказаться от традиционной химической модификации поверхности носителя. Полученные далее результаты подтвердили правильность принятого решения. Наибольший интерес на данном этапе проекта у нас вызвал синтетический углеродный материал – Сибунит, модифицированный 5-(4-толил)изоксазол-3-амином. Синтетический мезопористый углеродный материал Сибунит, разработанный в Институте катализа им. Г.К. Борескова СО РАН, обладает высокой прочностью, устойчив к истиранию, имеет удельную поверхность около 400 м2/г. В отличие от активированных углей в Сибуните практически отсутствуют микропоры (до 1 нм), в которых массо-обмен по сравнению с мезопорами (1.5-100 нм) затруднен. Мы разработали принципиально новую методику нанесения мелкодисперсного палладия на модифицированный амином 1 Сибунит, позволяющую в одну стадию при невысокой температуре в течение 10 мин получать материалы с мелкодисперсным металлом (Рис. 6). Следует отметить, что этот метод одикаково хорошо работает не только в случае Сибунита, но и углеродных нанотрубок, нановолокон и активированного угля. Рис. 6. ПЭМ микрофотография образца Pd-azole/Сибунит. Модификацию поверхности Сибунита проводили по следующей методике. В небольшой стакан (25 мл) поместили 1.00 г Сибунита (гранулы диаметром 0.5-1 мм), раствор 0.030 г амина 1 в 3 мл метанола и нагревали на ультразвуковой бане при 60 оС в течение 20 мин. За это время растворитель полностью испарился. Гранулы поместили в микроволновую печь на 10 мин при мощности 850 вт. Выход полученного материала с нанесенным амином 1 составил 1.028 г (~100%). По данным элементного анализа образец содержит 3+0.1 вес% 5-(4-толил)изоксазол-3-амина. В основу метода последующей иммобилизация палладия на модифицированный Сибунит положена идея, что при взаимодействии в растворе с поверхностью комплексы Pd(0) взаимодействуют с ?-электронной системой графита и атомами азота модификатора (N-лигандами), частично теряют лиганды и хемосорбируются на носителе. Далее на этих адсорбированных атомах металла, служащих центрами кристаллизации, будет происходить образование кластеров палладия определённого размера (рис. 7). Ожидалось, что размеры частиц металла, получаемые по нашему методу, будут относительно небольшими, что подтвердилось последующими измерениями. Оптимизация процесса нанесения палладия позволила проводить процесс осаждения палладия количественно в течение 10 мин при температуре 40 оС на воздухе в отсутствие инертной атмосферы. Рис. 7. Механизм формирования нанокластеров Pd на модифицированном Сибуните Нанесение палладия проводили по следующей методике. К 1.0 г модифицированного Сибунита прибавили раствор 0.054 г комплекса Pd(dba)2 (dba = дибензилиденацетон) в 20 мл хлористого метилена на воздухе без применения инертной атмосферы. Полученную смесь перемешивали 10 мин при нагревании до 40 оС (практически до температуры кипения растворителя). В течение этого времени винно-красная окраска (бордо) комплекса перешла в светло-желтую окраску лиганда - дибензилиденацетона. Полученный образец отфильтровали, промыли хлористым метиленом (2х5 мл). Высушили на воздухе при 80 оС в течение 1 ч. Выход Pd-Azole/Сибунит 1.01 г (~100%), содержание палладия составило по данным элементного анализа 1 вес%. Размер кластеров палладия по предварительной оценке составил 3-4 нм (Рис. 6). Табллица 4. Реакция Сузуки в присутствии гетерогенного катализатора Pd-azole/Сибунит в водеа) Следует отметить, что недавно предложенный метод быстрого осаждения палладия (2 мин) из раствора Pd(dba)2 в толуоле на наноразмерный углеродный носитель (углеродные нанотрубки) основан на использовании микроволнового облучения при температуре 110 оС в инертной атмосфере [23]. Согласно [24] для получения катализатора Pd/Сибунит с размером частиц палладия 2-3 нм авторы из института катализа им. Г.К. Борескова пропитывали носитель раствором Pd(dba)2 в бензоле, растворитель отгоняли в вакууме, и для удаления лиганда образец подвергали пиролизу при 250 оС или восстановлению водородом при 150 оС. Рис. 8. ПЭМ микрофотография образца Pd-azole/Сибунит после 10-ти рециклов в реакции PhB(OH)2 c 3-иодбензойной кислотойа) Испытание каталитической активности образца 1%Pd-3%Azole/Сибунит в реакции Сузуки проводили на модельных реакций фенилборной кислоты с 3-бромбензойной кислотой и 3-броманилином в воде. Реакции протекали при температуре кипения воды в присутствии в качестве основания K2CO3 и каталитических количеств Bu4NBr (для 3-броманилина) в течение 20 мин. Оптимизацию продолжительности реакции кросс-сочетания на данном этапе исследований не проводили. Все эксперименты выполнялись на воздухе в отсутствие инертной атмосферы. Результаты представлены в табл. 4. Из полученных данных видно, что Pd-Azole/Сибунит проявляет высокую каталитическую активность как с водорастворимым, так и водонерастворимым субстратом, давая продукты кросс-сочетания с практически количественными выходами. Далее Pd-azole/Сибунит был испытан в качестве многоразового катализатора для повторного использования. Регенерацию катализаторов проводили путем фильтрования реакционных смесей и 2-х кратной промывкой катализатора водой и спиртом. Как видно из полученных данных (табл. 5), после 10-ти повторных применений активность катализаторов в реакции фенилборной кислоты с 3-иодбензойной кислотой остается без видимых изменений. Важно отметить, что в процессе многократного использования разрушения гранул катализатора не наблюдалось, и реакционная смесь оставалась прозрачной. Размер наночастиц палладия по предварительным данным ПЭМ (рис. 8) изменился после 10-ти рециклов незначительно и составил 4-5 нм (3-4 нм до начала испытаний). Таблица 5. Данные по многократному использованию Pd-azole/Сибунит(0.1 мол% Pd) в реакции PhB(OH)2 c 3-иодбензойной кислотойа) Для получения гетерогенных катализаторов на основе силикагеля планировалось разработать эффективные методы получения подифицированных N-лигандами мезопористых силикагелей и способы нанесения на них палладия. В качестве модификатора был испытан 5-(4-толил)изоксазол-3-амин (1), комплекс 2 которого с палладием оказался очень активным катализатором реакции Сузуки. Однако целевой каталитический композит удалось синтезировать в одну стадию и избежать применения гетерофазных процессов при осаждении палладия. В ходе поисковых работ мы обнаружили, что комплекс 2 легко образуется из тетрахлорпалладата натрия и лиганда 1 в метаноле при комнатной температуре и при умеренных концентрациях остается в растворе. Новый катализатор был получен по следующей схеме. К раствору тетраэтоксисилана (ТЭОС) и комплекса 2 (комплекс был получен in situ в MeOH из Na2PdCl4 и 2 экв. лиганда 1) в метаноле прибавили расчетное количество воды (+25% избыток), водного аммиака (мольное соотношение ТЭОС : 2 : МеОН : H2O : NH4OH = 1 : 0.006 : 30 : 5 : 0.05) и интенсивно перемешивали на ультразвуковой бане при комнатной температуре примерно 5 мин до получения раствора. Затем прибавили водный раствор NH4F (5 мол.%) – катализатор гелеобразования, и перемешивали еще 10 мин до образования полупрозрачного геля. Через 10 мин полученный гель перенесли в микроволновую печь и сушили до постоянного веса при мощности излучения 850 Вт в течение 10 мин. Выход количественный. Например, из 30 ммоль ТЭОС и 0.18 ммоль комплекса 2 (получен in situ) через 1 ч было получено 1.91 г (~100 %) 2@SiO2-5 (знак @ обозначает, что комплек 2 инкапсулирован в матрицу SiO2, цифра 5 указывает количество катализатора гелеобразования в мол%). Твердый материал белого цвета измельчили и проанализировали. Масштабирование количества реагентов не приводит к увеличению продолжительности синтеза композита и не сказывается на его выходе. Размер пор ксерогеля, получаемого по разработанной в проекте методике, легко регулируется в диапазоне от 10 нм до 17 нм путем варьирования параметров золь-гель процесса. Новый материал представляет собой, по сути, неорганическую губку с наноразмерными порами, огромной поверхностью и равномерно инкапсулированным комплексом палладия (табл. 6). Образец по данным элементного анализа содержит 1.0 вес% Pd (0.1 ммоль Pd/г). Таблица 6. Влияние количества катализатора гелеобразования на свойства* 2/SiO2, мощность микроволнового излучения 850 Вт (10 мин) Испытания каталитической активности и возможности регенерации образца 2@SiO2-5 были выполнены на модельных реакций фенилборной кислоты с 3-иодбензойной кислотой в воде. Реакции проводили при температуре кипения воды в присутствии в качестве основания K2CO3 в течение 15 мин на воздухе в отсутствие инертной атмосферы. Результаты представлены в табл. 7. Регенерацию катализаторов проводили путем центрифугирования реакционной смеси и 2-х кратной промывки катализатора водой и спиртом. Как видно из полученных данных (табл. 7), активность катализаторов в реакции фенилборной кислоты с 3-иодбензойной кислотой после 10-ти рециклов остается на одном уровне. После первого рецикла катализатор приобрел темно серую окраску, по-видимому, вследствие образования нанокластеров палладия. Методом ПЭМ было показано, что размер кластеров палладия после в образце катализатора после 10 рециклов не превышает 4-6 нм (рис. 9). Продолжается изучение физико-химических свойств катализаторов этого типа. Из сравнения данных по многократному применению катализаторов на основе Сибунита и мезопористого силикагеля (табл. 7 и 8) в модельной реакции фенилборной кислоты с 3-иодбензойной кислотой можно сделать вывод, что оба материала обладают практически одинаковой активностью и не теряют ее при повторных рециклах. Таблица 7. Данные по многократному использованию 2@SiO2-5 (0.1 мол% Pd) в реакции PhB(OH)2 c 3-иодбензойной кислотойа) Рис. 9. ПЭМ микрофотография образца 2@SiO2-5 после 10-ти рециклов в реакции PhB(OH)2 c 3-иодбензойной кислотой Таким образом, в результате выполнения проекта разработаны методы синтеза функциональнозамещенных 1,2-азолов и на их основе созданы высокоактивные гомогенные и гетерогенные палладиевые катализаторы для реакций кросс-сочетания в водных средах. Гетерогенные катализаторы проявляют каталитическую активность соизмеримую с активностью лучших гомогенных катализаторов и не теряют ее при многократном использовании. [1]. H.-U. Blaser, A. Indolese, A. Schnyder, et al, J. Mol. Catal. A: Chem. 2001, 173, 3. [2]. A.O King, N. Yasuda, Organometallics in Process Chemistry, Ed. R. D. Larsen, Springer. Berlin, 2004. [3]. R. Chinchilla, C. Najera, Chem. Rev. 2007, 107, 874. [4]. C. Barnard, Platinum Metals Rev., 2008, 52, (2), 110. [5]. R. Chinchilla, C. Najera, M. Yus, Arkivoc, 2007 (10), 152. [6]. K.C. Nicolaou, P.G. Bulger, D. Sarlah, Angew. Chem. Int. Ed. 2005, 44, 4442. [7]. A. Roglans, A. Pla-Quintana, M. Moreno-Manas, Chem. Rev. 2006, 106, 4622. [8]. E-i. Negishi, Acc. Chem. Res. 1982, 15, 340. [9]. R.F. Heck, Pure Appl. Chem. 1978, 56, 651. [10]. K. Sonogashira, Y. Tohda, N. Hagihara, Tetrahedron Lett. 1975, 4467. [11]. F. Bellina, A. Carpita, R. Rossi, Synthesis, 2004, 2419. [12]. T. Mino, Y. Shirae, M. Sakamoto, T. Fujita, J. Org. Chem. 2005, 70, 2191. [13]. A. Mukherjee, A. Sarkar, Tetrahedron Lett. 2005, 46, 15. [14]. S.H. Li,; H. B. Xie,; S. B. Zhang, et al. Synlett, 2005, 1885. [15]. X. Cui, Z. Li, C.-Z. Tao, et al, Org. Lett. 2006, 8, 2467. [16]. a) B. Tao, D.W. Boykin, Tetrahedron Lett. 2003, 44, 7993; b) J.-H. Li, W.-J. Liu, Y.-X. Xie, J. Org. Chem. 2005, 70, 5409. [17]. W. Chen, R. Li, B. Han, et al, Eur. J. Org. Chem. 2006, 1177. [18]. X. Cui, Y. Zhou, N. Wang, et al, Tetrahedron Lett. 2007, 48, 163. [19]. V. Polshettiwar, A. Decottignies, C. Len, A. Fihri, ChemSusChem, 2010, 3, 502. [20]. L. Yin, J. Liebscher, Chem. Rev. 2007, 107, 133. [21]. D. Astruc, Inorg. Chem. 2007, 46, 1884. [22]. J. Hannah, W. V. Ruyle, H. Jones, et al, J. Med. Chem. 1978, 21, 1093. [23]. M. Canoa, A. Benitoa, , W.K. Masera, E.P. Urriolabeitiab, Carbon, 2011, 49, 652 [24]. А.С. Лисицын, В.Н. Пармон, В.К. Дупляков, В.А. Лихолобов, Рос. Хим. Ж. (Ж. Рос. хим. об-ва им. Д.И. Менделеева), 2006, L, 140.