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 22-73-00072
НазваниеКаталитическое дегидрирование амин-боранов в присутствии комплексов марганца (I)
Руководитель Осипова Елена Сергеевна, Кандидат химических наук
Организация финансирования, регион федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт элементоорганических соединений им. А.Н.Несмеянова Российской академии наук , г Москва
Конкурс №70 - Конкурс 2022 года «Проведение инициативных исследований молодыми учеными» Президентской программы исследовательских проектов, реализуемых ведущими учеными, в том числе молодыми учеными
Область знания, основной код классификатора 03 - Химия и науки о материалах; 03-203 - Химия координационных соединений
Ключевые слова координационная химия, элементоорганическая химия, амин-бораны, каталитическое дегидрирование, карбонилы металлов, комплексы марганца, молекулярная спектроскопия, механизмы реакций
Код ГРНТИ31.21.29
ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ
Аннотация
Одной из главных фундаментальных научных проблем является поиск альтернативных углеводородному топливу источников энергии. Поскольку в качестве альтернативного носителя энергии может быть использован водород, то для развития водородной энергетики необходимы безопасные системы хранения и транспортировки водорода высокой чистоты. В качестве таких систем могут быть использованы химические соединения - амин-бораны (R1xNH(3-x)BH(3-y)R2y, где R1,R2 = Alk, Ar), содержащие большое количество водорода по массе. Они устойчивы в стандартных условиях, обеспечивают соответствующий баланс волюметрических и гравиметрических плотностей энергии с выделением водорода высокой чистоты. Каталитическое дегидрирование амин-боранов в присутствии комплексов переходных металлов даёт возможность контролировать условия и количество получаемого водорода. Однако на данный момент наиболее эффективными катализаторами дегидрирования амин-боранов являются комплексы на основе металлов платиновой группы. В связи с этим разработка альтернативных катализаторов на основе более распространенных, недорогих и менее токсичных 3d металлов (Mn, Zn, Fe, Co, Ni) представляет экономический и экологический интерес. Несмотря на то, что марганец является привлекательным кандидатом с точки зрения его распространенности и биосовместимости, исследований комплексов марганца в реакциях каталитического дегидрировании амин-боранов практически не проводилось. Планируемое детальное исследование способности комплексов марганца (I) катализировать процесс дегидрирования амин-боранов безусловно является актуальным.
В последние годы в Лаборатории гидридов металлов ИНЭОС активно развивается подход к исследованию реакции дегидрирования амин-боранов (RR’NH-BH3, где R, R’ = H, Alk) комплексами переходных металлов в стехиометрических и каталитических условиях. Он заключается в постадийном исследовании реакций с получением спектральных характеристик интермедиатов и кинетических параметров отдельных стадий процесса, что позволяет выявить роль различных факторов в активации реагентов и катализаторов, а также стабилизировать интермедиаты реакции. Комбинация экспериментальных методов с квантово-химическими расчетами позволяет установить механизм реакции, что дает возможность целенаправленной оптимизации условий для достижения эффективного выделения водорода. Сочетание современных физических и физико-химических методов исследования строения вещества и квантово-химических расчетов высокого уровня обеспечивает надежность и достоверность получаемых результатов.
В рамках проекта планируется получение серии комплексов марганца с бидентатными фосфорными и карбеновыми лигандами с различными донорно-акцепторными свойствами, исследование их каталитической активности, а также установление механизмов каталитических процессов, сопровождающихся выделением водорода.
На основании экспериментальных и теоретических данных будут предложены механизмы и построены энергетические профили реакции, выявлено влияние лигандного окружения марганцевых комплексов на их реакционную способность, установить способность бромидных/гидридных/катионных комплексов марганца (I) к бифункциональной кооперативной активации NH/BH связей с учетом присутствия различных кислотных и основных центров Льюиса. Это обеспечит более глубокое понимание механизма реакции дегидрирования амин-боранов в присутствии марганцевых комплексов и возможность тонкой регулировки процессов активации M-X, M-H, E-H связей и позволит предложить концепцию целенаправленного создания эффективных гомогенных катализаторов получения водорода на основе комплексов марганца. Помимо решения основной задачи проекта полученные результаты будут способствовать развитию химии марганцевых катализаторов для процессов, включающих стадии переноса протона и гидрид-иона, например, (де)гидрирование, активация С-Н связей, гидрофункционализация и т.д.
ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ