Бур'янов В. В. Розробка нових каталітичних систем для ефективного гетерогенного гідрування похідних хіноліну

Дисертаційна робота присвячена розробці нових каталітичних систем для ефективного гетерогенного гідрування похідних хіноліну. Показано, що композити наночастинок Ni та багатошарових частинок графеноподібного вуглецю, отримані термолізом комплексу Ni з меламіном на аеросилі, каталізують гідрування фурфуролу та хіноліну. Досліджувані композити поступаються Pd-вмісним аналогам за виходом продуктів гідрування, проте їх використання може бути виправданим значно меншою ціною та токсичністю. Розроблено надійну процедуру генерування активних каталітичних композитів на основі носія MIL-101(Cr) за допомогою in situ відновлення Ni(II) дією NaBH4 і відновлення Pd(II) дією водню. Використання обох композитів дозволило отримати 1,2,3,4-тетрагідрохінолін з виходом понад 90 %. Для досягнення такого результату Ni-вмісний каталізатор вимагає у 8 разів більшого вмісту металу у реакційній суміші. Однак, незважаючи на вищу активність Pd/MIL-101(Cr) порівняно з NixB/MIL-101(Cr), останній може бути більш привабливим для хімічної промисловості через економічну ефективність. Піролізом комплексів Co(ІІ) з 1,10-фенантроліном, меламіном та 1,2-діамінобензеном на SiO2 (аеросил) одержано композити, що містять металеві наночастинки Co та N-доповані вуглецеві частинки. Композити випробувані як каталізатори гідрування хінолінів. Одержано 1,2,3,4-тетрагідрохінолін з виходом до 97% у масштабі 50 г. Вивчено обмеження реакції для різних типів замісників у бензеновому та піридиновому ядрах хіноліну. Описано низку нетипових прикладів реакцій каталітичного гідрування та гідрогенолізу з практики Лабораторії синтезу високого тиску (НПВ «Єнамін»). Узагальнено три основні проблеми у реакціях гідрування з використанням комерційно доступних каталізаторів на основі Pd: (1) невідтворюваність процедур; (2) відсутність хемоселективності; (3) небажані реакції дефункціоналізації. Досліджено розкладання Pd2(dba)3 на легкодоступному деревному вугіллі Norit GSX та знайдено оптимальні масштабовані та відтворювані умови виробництва 500 г партії каталізатора з низьким вмістом Pd (1%), що демонструє кращу каталітичну активність порівняно з комерційно доступними аналогами. Каталізатор має високу толерантність до функціональних груп, що дозволило отримати низку гідрованих похідних хіноліну, ізохіноліну, а також розширити межі зйого застосування на інші класи органічних сполук. Здійснено відновлення нітро- і нітрильних груп, дебензилювання фенолів і первинних аліфатичних амінів, гідрування подвійних зв'язків, дегалогенування та відновне амінування, що дозволило розробити ефективні селективні синтетичні процедури синтезу низки діамінів, гетеро-циклічних N-вмісних карбонових кислот та аліфатичних амінокислот як цінних будівельних блоків для фармацевтичної хімії.