Проекты

Комплексы инденил-родий: синтез, реакционная способность и каталитическая активность

Работа призёра открытой городской научно-практической конференции «Курчатовский проект: от знаний к практике, от практики к результату» в секции «Поиск» среди работ учащихся 10−11 классов

Направление работы: Органическая химия
Авторы работы: ГБОУ Школа имени Маршала В.И. Чуйкова
Предметы: Химия
Классы: 11 класс
Мероприятия: «Курчатовский проект: от знаний к практике, от практики к результату» 11 апреля 2018 года

Введение

Комплексные соединения переходных металлов широко известны своей каталитической активностью, которая обусловлена их уникальной электронной конфигурацией. В частности, комплексы на основе Rh (металл иридиевой группы) и Cp (циклопентадиенильный анион) активны в широком спектре реакций, а также стали решением проблемы С-Н активации и применяются в развитии такого прогрессивного направления, как синтез изокумаринов, в связи с чем представляют особый интерес.

К примеру, полусэндвичевые соединения CpRhHal2 в сочетании с солями серебра позволяют получать изокумарины, обладающие фунгицидной и фотоактивностью. Кроме того, в сочетании с солями меди этот катализатор даёт тетразамещённые конденсированные соединения. Ind (инденил анион) изоэлектронен Cp, однако обладает некоторыми преимуществами: благодаря способности переходить из конфигурации ɳ5 в ɳ3, комплексы с этим лигандом обладают повышенной реакционной способностью по сравнению с Cp.

Цель

Синтезировать и изучить свойства комплексов родия с инденильным фрагментом.

Описание

Основным субстратом для дальнейшего исследования химических и каталитических свойств группы катализаторов был выбран IndRhI2 в связи с его высокой устойчивостью. Реакционная способность комплекса была исследована на его взаимодействиях с карборанами таллия, метилпроизводными бензола, а также на других соединениях аренового типа. В результате данных экспериментов были получены различные группы соединений с IndRh частицей, что характеризует исходный комплекс IndRhI2 как хороший синтон этого фрагмента. Каталитические свойства комплекса были изучены в реакции окислительного соединения бензойной кислоты с толаном, а также в перспективной реакции восстановительного аминирования, в которой СО используется в качестве восстановителя. В последней реакции удалось достигнуть выход в 90% с использованием воды в качестве растворителя, что может сыграть большую роль в промышленном синтезе. В работе также представлены исследования каталитических свойств и других комплексов, синтезированных из IndRhHal2.

Результат

Нами был разработан метод синтеза эффективных синтонов (η5-indenyl)Rh2+, получены комплексы с представителями разных классов соединений, выявлены структурные особенности многих из них. Было проведено сравнение химической активности с Ср*-комплексами на примере реакции обмена ареном, была выявлена каталитическая активность на примере реакций восстановительного аминирования и окислительно-восстановительного сочетания бензойной кислоты с толаном. Получено и охарактеризовано 15 новых соединений.

Перспективы развития результатов работы

В дальнейшей работе планируется расширить спектр исследуемых катализируемых реакций.

Награды/достижения

Работа удостоена диплома I степени Балтийского научно-инженерного конкурса, диплома I степени XXVII Всероссийской научно-практической конференции-конкурса «Авангард», а также диплома II степени Всероссийского конкурса научных работ школьников «Юниор»