Abstract: Среди различных наноструктурированных материалов магнитные наночастицы привлекают все больший интерес благодаря своим уникальным свойствам и возможности их применения в различных областях, в том числе для формирования нанесенных систем путем закрепления гомогенных катализаторов на их поверхности. Данная работа посвящена синтезу двух каталитических систем со структурой «магнитное ядро – немагнитная оболочка», полученных на основе магнитных наночастиц (1) Al/SiO2-Fe3O4 и (2) Fe3O4-SiO2/-SO3H. Также было проведено исследование взаимосвязей между строением, активностью и селективностью каталитических центров в реакции изомеризации эпоксида альфа-пинена (ЭП) в камфоленовый альдегид (КА) и в реакции изопулегола (I) с ванилином (II), ведущей к образованию гетероциклических продуктов: Магнитоотделяемые системы были получены путем химического модифицирования силикатной поверхности МНЧ. Системы Al/SiO2-Fe3O4, содержащие на поверхности льюисовские кислотные центры, включал в себя стадии покрытия частиц -Fe3O4 непористым слоем SiO2, химическое модифицирование силикагеля триэтилалюминием и прокаливание при 450 С (схема). Системы Fe3O4-SiO2/-SO3H, содержащие на поверхности бренстедовские кислотные центры, были получены в результате химического модифицирование силикатной оболочки ClSO3H в растворе толуола (схема) и последующей сушкой при 90 оС. Показано, что реакция изомеризации ЭП протекает за 30-60 мин в присутствии Al-содержащий систем Al-SiO2 и Al-SiO2/Fe3O4 в растворе дихлорэтана при 30 0С с конверсией ЭП 75-97% и селективностью по КА 46-72%. Количество алюминия в системе влияет на скорость реакции и селективность по КА. Закрепление 4 масс.% алюминия на магнитоотделяемых SiO2-Fe3O4 частиц приводит к увеличению конверсия ЭП с 66 до 75% и снижению селективности по КА с 68 до 51%, что связано с изменением агрегатного состояние алюминия. Показано, что катализатор Al-SiO2/Fe3O4 может быть легко отделен от реакционной массы и использован повторно (рис. 1). Рис. 1. Фотографии реакционной смеси, содержащей 10%Al-SiO2/Fe3O4 и возможность его отделения Установлено, что реакция изопулегола с ванилином протекает за 1-3 ч в присутствии систем, содержащих сульфогруппу на поверхности силикатной оболочки, SiO2-SO3H и Fe3O4-SiO2/-SO3H, растворе толуола с высоким выходом (до 70-75%) гетероциклического продукта 4-гидрокси-3-метоксифенильного фрагмента (III). Полученные данные указывают на то, что количество кислых центров и структурные свойства каталитической системы позволяют регулировать выход продукта III и мольное соотношение диастереомеров (IIIа)/(IIIb).

Cite: Тимофеева М.Н. , Панченко В.Н. , Кириллов В.Л. , Василишина О.Г. , Мартьянов О.Н. , Волчо К.П.
Конструирование систем на основе магнитоотделяемых наночастиц для кислотно-каталитического синтеза биологически активных соединений
Всероссийская научная конференция с международным участием «Второй Байкальский материаловедческий форум» 29 июн. - 5 июл. 2015