Terebilenko A. Catalytic properties of systems based on 2D MoS2 in the processes of hydrogenation of quinoline and its halogenated derivatives

Українська версія

Thesis for the degree of Doctor of Philosophy (PhD)

State registration number

0826U004503

Thesis Registration Form

0826U004503.pdf

Applicant for

Specialization

  • 102 - Хімія

Specialized Academic Board

PhD 16842

L. V. Pisarzhevskii Institute Of Physical Chemistry of The National Academy of Sciences of Ukraine

Essay

The aim of this work was to establish the influence of the formation conditions of nanophase partially oxidized molybdenum disulfide (MoS2) on its structure and to elucidate the catalytic properties of the obtained materials in the hydrogenation of quinoline and bromoquinolines. To achieve this aim, the effects of the formation conditions of partially oxidized molybdenum disulfide on its chemical composition, structure, and morphology were investigated. Based on the results of X-ray photoelectron spectroscopy, Raman spectroscopy, and X-ray diffraction analysis, conclusions were drawn regarding the phase composition of partially oxidized MoS2 formed under different conditions and its defect structure. The yields of hydrogenation products obtained from quinoline and bromoquinolines using the synthesized partially oxidized MoS₂ and its activated carbon composites as catalysts were determined. The dissertation determined the regularities governing the influence of the formation conditions of nanosized partially oxidized molybdenum disulfide on the phase composition, structure, and morphology of the material. It was shown that hydrothermal synthesis results in the formation of poorly crystalline materials dominated by the defective 1T phase and characterized by an increased concentration of sulfur vacancies, whereas mechanochemical exfoliation leads to the formation of 2H structures with a higher density of point and edge defects. It was found that partially oxidized MoS2 acts as an efficient catalyst for the hydrogenation of bromoquinolines, providing their selective reduction to bromo-substituted 1,2,3,4-tetrahydroquinolines while preserving the C–Br bond in the carbocyclic ring. In contrast to platinum-group metal catalysts, which typically promote hydrogenolysis of C–Hal bonds even in the absence of hydrogenation of C=C unsaturated bonds, partially oxidized MoS2 selectively hydrogenates the heterocyclic ring. These differences may be attributed to the different adsorption modes of the substrates on the surfaces of these catalysts. For the first time, it was demonstrated that poorly crystalline partially oxidized MoS2 with a high fraction of the 1T phase and a high concentration of sulfur vacancies provides higher yields in the hydrogenation of quinoline and bromoquinolines than its crystalline 2H counterparts. This behavior may be attributed to the higher concentration of electronically unsaturated edge sites. It was established that supporting partially oxidized MoS2 on activated carbon provides high yields of bromo-substituted 1,2,3,4-tetrahydroquinolines in hydrogenation reactions. This effect is most likely associated with changes in the textural characteristics of the supported active phase, which facilitate the access of substrate molecules to catalytically active sites compared with bulk MoS2.

Read more

Research papers

Terebilenko A.V., Olenchuk M.V. , Mazur D.O. , Nikolenko A.S. , Popenko V.I. , Dovbeshko G.I., Bezkrovnyi O., Sabov T., Romanyuk B.M. , Poroshin V.N. , Ryabukhin S.V., Volochnyuk D.M., Kolotilov S.V. Influence of formation temperature on the morphology of MoS2 and its catalytic properties in the hydrogenation of isomeric bromoquinolines to bromo-1,2,3,4-tetrahydroquinolines // Dalton Transactions. 2025. V. 54 № 35. P. 13057–13070. DOI: 10.1039/D5DT00065C.

Теребіленко А. В., Оленчук М. В. , Довбешко Г. І., Котенко І. Є., Пашкевич В. П., Колотілов С. В. Вплив складу нанорозмірного MoS2-xOx на його каталітичні властивості в процесах гідрування бромхінолінів// Теоретична та експериментальна хімія. 2025. V. 61 № 5. P. 267–275.

Pylypchuk O.S., Vainberg V.V., Poroshin V.N., Terebilenko A.V., Nikolenko A.S., Popenko V.I., Tolochko A.S., Olenchuk M.V., Bezkrovnyi O., Dovbeshko G.I., Sabov T., Romanyuk B.M., Kolotilov S.V., Morozovska A.N. The impact of morphological structure and flexo-chemical strains on the electric transport mechanisms in the molybdenum-disulfide-oxide nanoflakes // Nanotechnology. 2026. V. 37 № 6. Art. 065202.

Terebilenko A.V., Kondratyuk A.S., Olenchuk M.V., Yaremov P.S., Zhuchenko A.M., Buryanov V.V., Kolotilov S.V. Catalytic Properties of Mechanochemically Exfoliated MoS2 in the Hydrogenation of Bromoquinolines // Surfaces. 2026. V. 9 № 2. Art. 34.

Патент України на корисну модель №158676, МПК (2022.01), B01J 27/00/Спосіб одержання бромвмістних 1,2,3,4-тетрагідрохінолінів. А. В. Теребіленко, В. В. Суботін, С. В. Рябухін, Д. М. Волочнюк, С. В. Колотілов; власник Інститут фізичної хімії ім. Л.В. Писаржевського НАН України. – № u202403922 від 02.08.2024, опубліковано 05.03.2025, бюл. № 10/2025.

Патент України на корисну модель №153720, МПК (2022.01), B01J 27/00./Спосіб гідрування гетероциклічних сполук з використанням MоS2 як каталізатора. А. В. Теребіленко, В. В. Суботін, С. В. Рябухін, Д. М. Волочнюк, С. В. Колотілов.; власник Інститут фізичної хімії ім. Л.В. Писаржевського НАН України. – № u202300736 від 24.02.2023, опубліковано 16.08.2023, бюл. № 33/2023.

А. В. Теребіленко, В. В. Суботін, С. В. Колотілов. Вплив температуриодержання дисульфіду молібдену на морфологію та його каталітичні властивості в процесі гідрування хіноліну. Хімічні проблеми сьогодення (ХПС-2023): збірник тез доповідей VI Міжнародної (ХVI Української) наукової конференції студентів, аспірантів і молодих учених. Донецький національний університет імені Василя Стуса; Вінниця, 2023. с. 78

А. В. Теребіленко, В. В. Суботін, С. В. Колотілов. Вплив морфології дисульфіду молібдену на його каталітичні властивості в процесі гідрування хіноліну. XIX наукова конференція «Львівські хімічні читання – 2023». – Львів: Видавничий центр Львівського національного університету імені Івана Франка, 2023, с.ф.23

А. В. Теребіленко, В. В. Суботін, С. В. Колотілов. Нанорозмірний MоS2 для каталітичного гідрування хіноліну та бромопохідних. Тези доповідей Об’єднаної наукової конференції Інституту фізичної хімії ім. Л.В.Писаржевсього НАН України, квітня - 2 травня 2024 року, Київ, с.7-8.

A. V. Terebilenko, V. V. Subotin, S. V. Ryabukhin, D. M. Volochnyuk, S. V. Kolotilov. Effect of nanostructured molybdenum disulfide morphology on selective hydrogenation of halogenated quinolines. 3rd International Research and Practice Conference «Nanoobjects & Nanostructuring», 2024, Lviv, p.84.

A. V. Terebilenko, V. V. Subotin, S. V. Ryabukhin, D. M. Volochnyuk, S. V. Kolotilov. Nanosized MoS2 as catalysts for selective hydrogenation of halogenated quinoline derivatives. ACS spring 2024. – «Many Flavors of Chemistry», 2024 – New Orleans, LA.

А. В. Теребіленко, В. В. Суботін. Рябухін С.В., Волочнюк Д.М., С. В. Колотілов. Селективне каталітичне гідрування бромхінолінів в присутності дисульфіду молібдену. Матеріали XXVІ Української конференції з органічної та біоорганічної хімії. Ужгород, 16-20 вересня 2024, Ужгород, d-64.

А. В. Теребіленко, І. Є. Котенко, С. В. Колотілов. Вплив умов формування MoS2 на каталітичні властивості вреакціях гідрування хіноліну та його галогенпохідних. Тези доповідей XV Всеукраїнської конференції молодих вчених, студентів та аспірантів з актуальних питань хімії, CYS – 2025, 2025 Харків, с.57.

A. Terebilenko, I. Kotenko, V. Pashkevych, S. Kolotilov. Formation of nanostructured MoS2 and its catalytic properties in hydrogenation of quinoline and bromoquinolines. IEEE NAP 2025 Conference, September 7–12, 2025, Bratislava, Slovakia, 02ns-2.

Бібліографічний опис: А. В. Теребіленко, І. Є. Котенко, В. П. Пашкевич, С.В. Колотілов. Вплив умов утворення MoS2 на реакції каталітичного гідрування хіноліну та бромохінолінів. Тези доповідей об’єднаної наукової конференції Інституту фізичної хімії ім. Л. В. Писаржевського НАН України, 2025, Київ, с.15

А. В. Теребіленко. Вплив умов одержання нанорозмірного MoS(2-x)Ox на каталітичні властивості в процесах гідрування галогенопохідних. Тези доповідей Об’єднаної наукової конференції Інституту фізичної хімії ім. Л.В.Писаржевсього НАН України, 2026, Київ, с. 12.

Read more

Files

A- Terebilenko_DISS_print (1) (1).pdf

autoreferat-АНОТАЦІЯ ТАВ.pdf

Similar theses

0826U005146

Diana M. Shulzhenko

The influence of amino-functionalized polyhedral oligomeric silsesquioxanes on the formation process, structure and properties of nanocomposites based on polycyanurate

0826U005073

Oleh O. Faiziiev

Biocatalysis as a method for obtaining optically pure β-(het)arylcarboxylic acids and their derivatives

0826U005087

Oleksandr S. Olifir

Novel Fluorinated Cycloalkane Derivatives as Building Blocks for Bioorganic and Medicinal Chemistry

0826U005091

Bohdan V. Bobovskyi

Fluoroalkyl-substituted functionalized cyclopentane derivatives

0826U005107

Vasyl V. Ripenko

Synthesis and investigation of functionalized bicyclo[1.1.1]pentanes