Селективное каталитическое гидрирование тройной связи в микрокапиллярном реакторе для процессов тонкого органического синтеза

Цель данной работы представить наши последние достижения в области дизайна, синтеза и разработки нового каталитического микрореактора для процессов селективного и непрерывного синтеза веществ с добавленной стоимостью, использующихся в тонком органическом синтезе и фармацевтических производствах. В этом усовершенствованном реакторном устройстве металлические наночастицы внедрены в мезопористые материалы, которые наносятся в виде очень активных и селективных каталитических пленок на стенки капиллярных микроканалов диаметром 220 и 530 мкм. В этих микрореакторных системах отсутствует последующее отделение катализатора, что облегчает непрерывную работу. Потенциально наиболее стабильными покрытиями являются кристаллические или аморфные оксиды металлов на основе диоксида титана, синтезированные золь-гель методом и содержащие внедренные каталитически активные полиметаллические наночастицы. Каталитические свойства и стабильность работы капиллярных микрореакторов были исследованы при атмосферном давлении и сравнивались с теми же параметрами традиционных промышленных реакторов периодического действия. Разработанное нами покрытие Pd50Zn50 /TiO2 показало более высокую активность (1,5 гМБЕ·гPd–1·с–1) и селективность (96,7 %) по сравнению с покрытиями, описанными ранее в литературе, и с промышленным катализатора Линдлара и сохраняло высокие каталитические показатели после 88 ч реакции.

1. Sheldon, R.A. // Green Chem.,2007, vol. 9, p. 1273–1283.

2. Bronstein, L.M., Matveeva, V.G., Sulman, E.M. in Nanoparticles Catal., Weinheim : Wiley VCH, 2007, p. 93–127.

3. Rebrov, E. V., Berenguer-Murcia, A., Skelton, H.E., Johnson, B.F.G., Wheatley, A.E.H., Schouten, J.C. // Lab Chip, 2009, vol. 9, p. 503–506.

4. Rebrov E. V., Klinger E.A., Berenguer-Murcia A., Sulman E.M., Schouten J.C. // Org. Process Res. Dev., 2009, vol. 13, p. 991–998.

5. Cherkasov, N., Ibhadon, A.O., Rebrov, E.V. // Lab Chip, 2015, vol. 15, p. 1952–1960.

6. Okhlopkova L.B., Kerzhentsev M.A., Ismagilov Z.R. // Kinet. Catal. 2016, vol. 57, p. 501–507.

7. Okhlopkova, L.B., Cherepanova, S. V., Prosvirin I.P., Kerzhentsev M.A., Ismagilov Z.R. // Appl. Catal. A, 2018, vol. 549, p. 245–253.

8. Lindlar, H., Dubuis, R. // Org. Synth., 1966, vol. 46, p. 89-92.

9. Mashkovsky, I.S., Markov, P. V., Bragina, G.O., Baeva, G.N., Bukhtiyarov, A. V., Prosvirin, I.P., Bukhtiyarov, V.I., Stakheev, A. Yu. // Kinet. Catal., 2017, vol. 58, p. 499–507.

10. Tew, M.W., Emerich, H., Van Bokhoven, J.A. // J. Phys. Chem. C, 2011, vol. 115, p. 8457–8465.

11. Cherkasov, N., Al-Rawashdeh, M. ’moun, Ibhadon, A.O., Rebrov, E.V. // Catal. Today, 2016, vol. 273, p. 205–212.

12. Cherkasov, N., Bai, Y., Rebrov, E. // Catalysts, 2017, vol. 7, p. 1–16.

13. Markov, P.V., Bragina, G.O., Rassolov, A.V., Baeva, G.N., Mashkovsky, I.S., Murzin, V.Y., Zubavichus, Y. V., Stakheev, A.Y. // Mendeleev Commun., 2016, vol. 26, p. 502–504.

14. Markov, P.V., Bragina, G.O., Rassolov, A. V., Mashkovsky, I.S., Baeva, G.N., Tkachenko, O.P., Yakushev, I.A., Vargaftik, M.N., Stakheev, A.Y. // Mendeleev Commun. 2016, vol. 26, p. 494–496.

15. Khan, N.A., Shaikhutdinov, S., Freund, H.J. // Catal. Letters, 2006, vol. 108, p. 159–164.

16. Johnston, S.K., Cherkasov, N., Pérez-Barrado, E., Aho, A., Murzin, D.Y., Ibhadon, A.O., Francesconi, M.G. //Appl. Catal. A Gen., 2017, vol. 544, p. 40–45.

17. Niu, W., Gao, Y., Zhang, W., Yan, N., Lu, X. // Angew. Chemie - Int. Ed., 2015, vol. 54, p. 8271–8274.

18. Yeong, K.K., Gavriilidis, A., Zapf, R., Hessel, V. // Catal. Today, 2003, vol. 81, p. 641–651.

19. Rebrov, E. V., Berenguer-Murcia, A., Johnson, B.F.G., Schouten, J.C. // Catal. Today, 2008, vol. 138, p. 210–215.

20. Okhlopkova, L.B., Matus, E.V., Ismagilov, I.Z., Kerzhentsev, M.A., Ismagilov, Z.R. // Kinet. Catal., 2013, vol. 54, p. 511–519.

21. Okhlopkova, L.B., Kerzhentsev, M.A., Ismagilov, Z.R. // Surf. Eng., 2015, vol. 31, p. 78–83.

22. Okhlopkova, L.B., Kerzhentsev, M.A., Ismagilov, Z.R. // Kinet. Catal., 2019, vol. 60, p. 474–483.

23. Okhlopkova, L.B., Prosvirin, I.P., Kerzhentsev, M.A., Ismagilov, Z.R. // Chem. Eng. Process. Process Intensif., 2021, vol. 159, p. 108240.

24. Okhlopkova, L.B., Kerzhentsev, M.A., Tuzikov, F.V., Larichev, Y.V., Ismagilov, Z.R. // J. Nanoparticle Res., 2012, vol. 14, p. 1–15.

25. Bass, J.D., Grosso, D., Boissiere, C., Sanchez, C. // J. Am. Chem. Soc., 2008, vol. 130, p. 7882–7897.

26. Okhlopkova, L.B., Kerzhentsev, M.A., Tuzikov, F.V., Larichev, Y.V., Prosvirin, I.P., Ismagilov, Z.R. // J. Nanoparticle Res. 2012, vol. 14,p. 1–13.

27. Маурит, М. Е., Смирнова, Г.В., Парфенов, Э.А., Сарычева, И.К., Преображенский, Н.А. / Доклад АН СССР, 1961. Том. 140. № 6. С. 1330–1333.

28. Bonrath, W., Medlock, J., Schutz, J., Wustenberg, B. and Netscher, T. in: Hydrogenation, Croatia: InTech, 2012, p. 69-90.

29. Okhlopkova, L.B., Matus, E.V., Prosvirin, I.P., Kerzhentsev, M.A., Ismagilov, Z.R. // J. Nanoparticle Res., 2015, vol. 17, p. 1–15.

30. Cherkasov, N., Ibhadon,, A.O., Rebrov E.V. // Appl. Catal. A Gen., 2016 vol. 515, p. 108–115.

31. Okhlopkova, L.B., Kerzhentsev, M.A., Ismagilov, Z.R. // Kinet. Catal. 2018, vol. 59, p. 450–458.

32. Okhlopkova, L.B., Kerzhentsev, M.A., Ismagilov, Z.R. // Kinet. Catal., 2018, vol. 59,p. 347–356.

33. Doyle, A.M., Shaikhutdinov, S.K., Jackson, S.D., Freund, H.J. Angew. Int. Ed., 2003, vol. 42, p. 5240–5243.