КАРТОЧКА ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ
Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.
ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
Номер проекта 22-13-00247
НазваниеРазработка каталитических систем нового поколения на основе комплексов, кластеров и наночастиц Pd для создания эффективных методов органического синтеза
Руководитель Анаников Валентин Павлович, Доктор химических наук
Организация финансирования, регион Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт органической химии им. Н.Д. Зелинского Российской академии наук , г Москва
Конкурс №68 - Конкурс 2022 года «Проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований отдельными научными группами»
Область знания, основной код классификатора 03 - Химия и науки о материалах; 03-101 - Синтез, строение и реакционная способность органических соединений
Ключевые слова Органический синтез, биологически-активные соединения, молекулярные катализаторы, наноразмерные катализаторы, механизмы реакций
Код ГРНТИ31.21.00
ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ
Аннотация
Результаты последних лет однозначно показали, что создание новых катализаторов и повышение каталитической активности уже существующих каталитических систем не могут быть достигнуты без понимания механизма динамической природы каталитических систем. В данном проекте планируется исследование роли ключевого процесса эволюции катализаторов и анализ механистической картины систем типа “коктейль” катализаторов. Будут детально изучен ряд трансформаций в растворе: взаимопревращения комплексов металлов, образование кластеров и наночастиц, личинг и агрегацию, – процессы происходящие в каталитических процессах, активно задействованных в современном органическом синтезе. Механистические исследования будут проводиться с целью разработки нового поколения эффективных и селективных катализаторов для синтетических применений в области образования связей С-С и С-гетероатом, С-Н функционализации и гетерофункционализации непредельных соединений. В практическом плане проект нацелен на разработку эффективных методов органического синтеза по перспективным направлениям функционализации органических молекул для получения биологически-активных соединений.
ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ
Публикации
1. А.Ю.Костюкович, Е.Г.Гордеев, В.П.Анаников Metadynamics simulations of R-NHC reductive elimination in intermediate palladium complexes of cross-coupling and Mizoroki-Heck reactions Mendeleev Communications, 2022, accepted. (год публикации - 2022)
2.
А. С. Галучшко, Д. А. Бойко, Е. О. Пенцак, Д. Б. Еремин, В. П. Анаников
Time-Resolved Formation and Operation Maps of Pd Catalysts Suggest a Key Role of Single Atom Centers in Cross-Coupling
Journal of the American Chemical Society, 145, 9092−9103 (год публикации - 2023)
10.1021/jacs.3c00645
3.
А. С. Галушко, В. П. Анаников
4D Catalysis Concept Enabled by Multilevel Data Collection and Machine Learning Analysis
ACS Catalysis, 14, 161−175 (год публикации - 2023)
10.1021/acscatal.3c03889
4.
И. Гош, Н. Шлапаков, Т. А. Карл, Д. Дюкер, М. Никитин, Ю. В. Бурыкин, В. П. Ананиок, Б. Кениг
General cross-coupling reactions with adaptive dynamic homogeneous catalysis
Nature, 619, 87 - 94 (год публикации - 2023)
10.1038/s41586-023-06087-4
5.
Гордеев Е.Г., Мусаев Д.Г., Анаиков В.П.
Comparative Study of Pd-Mediated Carbon−Carbon, Carbon−Heteroatom, and Heteroatom−Heteroatom Bond Formation/Breakage (C=Csp3, Csp2, Csp; X = B, N, O, Si, P, S, Se, Te)
Organometallics (ACS), 43, 1−13 (год публикации - 2024)
10.1021/acs.organomet.3c00367
6.
Патиль Е.Д., Бурыкина Ю.В., Еремин Д.Б., Бойко Д.А., Шепеленко К.Е., Ильюшенкова В.В., Чернышев В.М., Анаников В.П.
Quantitative Determination of Active Species Transforming the R-NHC Coupling Process under Catalytic Conditions
Inorganic Chemistry (ACS), 63, 2967−2976 (год публикации - 2024)
10.1021/acs.inorgchem.3c03614
Публикации
1. А.Ю.Костюкович, Е.Г.Гордеев, В.П.Анаников Metadynamics simulations of R-NHC reductive elimination in intermediate palladium complexes of cross-coupling and Mizoroki-Heck reactions Mendeleev Communications, 2022, accepted. (год публикации - 2022)
2.
А. С. Галучшко, Д. А. Бойко, Е. О. Пенцак, Д. Б. Еремин, В. П. Анаников
Time-Resolved Formation and Operation Maps of Pd Catalysts Suggest a Key Role of Single Atom Centers in Cross-Coupling
Journal of the American Chemical Society, 145, 9092−9103 (год публикации - 2023)
10.1021/jacs.3c00645
3.
А. С. Галушко, В. П. Анаников
4D Catalysis Concept Enabled by Multilevel Data Collection and Machine Learning Analysis
ACS Catalysis, 14, 161−175 (год публикации - 2023)
10.1021/acscatal.3c03889
4.
И. Гош, Н. Шлапаков, Т. А. Карл, Д. Дюкер, М. Никитин, Ю. В. Бурыкин, В. П. Ананиок, Б. Кениг
General cross-coupling reactions with adaptive dynamic homogeneous catalysis
Nature, 619, 87 - 94 (год публикации - 2023)
10.1038/s41586-023-06087-4
5.
Гордеев Е.Г., Мусаев Д.Г., Анаиков В.П.
Comparative Study of Pd-Mediated Carbon−Carbon, Carbon−Heteroatom, and Heteroatom−Heteroatom Bond Formation/Breakage (C=Csp3, Csp2, Csp; X = B, N, O, Si, P, S, Se, Te)
Organometallics (ACS), 43, 1−13 (год публикации - 2024)
10.1021/acs.organomet.3c00367
6.
Патиль Е.Д., Бурыкина Ю.В., Еремин Д.Б., Бойко Д.А., Шепеленко К.Е., Ильюшенкова В.В., Чернышев В.М., Анаников В.П.
Quantitative Determination of Active Species Transforming the R-NHC Coupling Process under Catalytic Conditions
Inorganic Chemistry (ACS), 63, 2967−2976 (год публикации - 2024)
10.1021/acs.inorgchem.3c03614
Аннотация результатов, полученных в 2024 году
В рамках проведенного исследования рассмотрены два ключевых аспекта функционирования каталитических систем: механизмы трансформации комплексов палладия и их активных форм в процессе катализа, а также динамические аспекты взаимодействия углеродных и гетероатомных центров. Анализ охватил как традиционные подходы к изучению систем Pd/NHC, так и более сложные модели, включающие множественные активные центры, взаимодействующие одновременно. Проведенное исследование показало, что в каталитических системах на основе комплексов Pd одновременно каталитическую активность могут проявлять как молекулярные комплексы, так и наночастицы металлов.
Теоретическое моделирование методом DFT раскрыло закономерности в процессах восстановительного элиминирования связей C–C, C–X и X–X. Установлено, что активационные барьеры этих реакций существенно зависят от гибридизации углеродных центров и типа гетероатомных функциональных групп. Наиболее активными оказались Csp2 и Csp центры, тогда как Csp3 центры характеризовались более высокими барьерами. Для связей с гетероатомами (в частности, P, S, N, O) важными факторами являются электронные и стерические свойства гетероатом-содержащих функциональных групп, влияющие на стабилизацию переходных состояний.
Систематический анализ продемонстрировал значимость динамики металл-содержащих частиц, связь с взаимопревращениями лигандов и их роли в формировании активных форм катализатора. В работе был применен комплексный исследовательский подход, включая методы ЯМР-спектроскопии, масс-спектрометри с ионизацией электрораспылением, электронной микроскопии и молекулярной динамики. Эти подходы позволили детально охарактеризовать изменения в структурах катализаторов и их роль в каталитических реакциях. Выполнено сравнительное исследование каталитических реакций Михороки-Хека, Соногаширы и трансферного гидрирования. Выявлено, что комбинация молекулярных и наночастичных форм каталитически-активных центров приводит к значительному увеличению селективности и эффективности реакций.
Публикации
1. А.Ю.Костюкович, Е.Г.Гордеев, В.П.Анаников Metadynamics simulations of R-NHC reductive elimination in intermediate palladium complexes of cross-coupling and Mizoroki-Heck reactions Mendeleev Communications, 2022, accepted. (год публикации - 2022)
2.
А. С. Галучшко, Д. А. Бойко, Е. О. Пенцак, Д. Б. Еремин, В. П. Анаников
Time-Resolved Formation and Operation Maps of Pd Catalysts Suggest a Key Role of Single Atom Centers in Cross-Coupling
Journal of the American Chemical Society, 145, 9092−9103 (год публикации - 2023)
10.1021/jacs.3c00645
3.
А. С. Галушко, В. П. Анаников
4D Catalysis Concept Enabled by Multilevel Data Collection and Machine Learning Analysis
ACS Catalysis, 14, 161−175 (год публикации - 2023)
10.1021/acscatal.3c03889
4.
И. Гош, Н. Шлапаков, Т. А. Карл, Д. Дюкер, М. Никитин, Ю. В. Бурыкин, В. П. Ананиок, Б. Кениг
General cross-coupling reactions with adaptive dynamic homogeneous catalysis
Nature, 619, 87 - 94 (год публикации - 2023)
10.1038/s41586-023-06087-4
5.
Гордеев Е.Г., Мусаев Д.Г., Анаиков В.П.
Comparative Study of Pd-Mediated Carbon−Carbon, Carbon−Heteroatom, and Heteroatom−Heteroatom Bond Formation/Breakage (C=Csp3, Csp2, Csp; X = B, N, O, Si, P, S, Se, Te)
Organometallics (ACS), 43, 1−13 (год публикации - 2024)
10.1021/acs.organomet.3c00367
6.
Патиль Е.Д., Бурыкина Ю.В., Еремин Д.Б., Бойко Д.А., Шепеленко К.Е., Ильюшенкова В.В., Чернышев В.М., Анаников В.П.
Quantitative Determination of Active Species Transforming the R-NHC Coupling Process under Catalytic Conditions
Inorganic Chemistry (ACS), 63, 2967−2976 (год публикации - 2024)
10.1021/acs.inorgchem.3c03614
Возможность практического использования результатов
Нет сведений. Данный проект является фундаментальным научным исследованием.