Введение к работе
Актуальность темы. Современные технологические процессы в подавляющем своем большинстве основаны на использовании энергии, получаемой при сжигании органического топлива, такого как газ, уголь и нефтепродукты, что ведет к увеличению уровня выбросов диоксида углерода в атмосферу. Предполагается, что высокое содержание диоксида углерода в окружающей среде является одной из возможных причин «парникового эффекта», приводящего к изменению климата на Земле.
Уменьшение потока диоксида углерода в атмосферу может быть достигнуто путем использования дешевого, удобного в транспортировке и безопасного диоксида углерода в качестве источника углеродсодержащего сырья. За последние два десятилетия предложено несколько путей активации диоксида углерода: биоконверсия, фотохимическое и электрохимическое восстановление, высокотемпературное гидрирование на гетерогенных катализаторах, гомогенное гидрирование с использованием металлокомплексных катализаторов.
Последнее направление является одним из наиболее перспективных для получения таких важных продуктов как метанол, муравьиная кислота и др. К сожалению, активность и селективность большинства созданных к настоящему времени металлокомплексных катализаюров іидрирования диоксида углерода невелика, а высокий выход продукта достигается в весьма жестких условиях или при использовании в качестве растворителя сверхкритического диоксида углерода. Поэтому особую актуальность приобретает проблема создания высокоэффективных катализаторов гидрирования диоксида углерода в мягких условиях.
Цель работы. Настоящая работа посвящена созданию новых металлокомплексных родий- и рутенийсодержащих каталитических систем на основе полиэтиленоксида для гидрирования диоксида углерода до муравьиной кислоты в водной среде, а также разработке методов гетерогенизации полученных гомогенных макромолекулярных систем.
Научная новизна. Впервые в гидрировании диоксида углерода в водной фазе исследованы каталитические системы на основе макромолекулярных комплексов родия и рутения с трифенилфосфином и полиэтиленоксидом. Установлено, что макромолекулярные каталитические системы обладают высокой активностью в этой реакции и позволяют достигать высоких выходов
муравьиной кислоты в водной фазе. Проведена иммобилизация созданных полимерсодержащих каталитических систем, получены образцы гетерогенных катализаторов, обладающих высокой активностью и стабильностью в гидрировании диоксида углерода до муравьиной кислоты.
Практическая значимость. Показано, что макрокомплексы родия и рутения на основе полиэтиленоксида и трифенилфосфина проявляют высокую активность в гидрировании диоксида углерода до муравьиной кислоты в мягких условиях в присутствии оснований в водной среде. Иммобилизация предложенных каталитических систем с использованием золь-гель метода позволяет получать гетероіенньїе «гибридные» катализаторы, которые сохраняют высокую активность в гидрировании диоксида углерода и могут использоваться многократно.
Апробация работы. Материалы диссертации докладывались и обсуждались на Российской конференции «Актуальные проблемы нефтехимии» (Москва, 2001г.), III Молодежной школе-конференции по органическому синтезу «Органический синтез в новом столетии» (Санкт-Петербург, 2002г.), Международной конференции студентов и аспирантов Ломоносов-2002 (Москва, 2002г.), 10-ом Международном симпозиуме ИЮПАК по макромолекулярным металлокомплексам (Москва, 2003г.).
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 2 статьи и тезисы четырех докладов.
Структура и объем работы. Диссертация изложена на 117 страницах машинописного текста и состоит из введения, трех глав, списка литературы, содержит 26 таблиц и 35 рисунков. Список литературы включает 117 наименований.
В первой главе суммированы литературные данные по гидрированию диоксида углерода до муравьиной кислоты и ее производных в присутствии различных катализаторов.
Во второй главе приведены методы анализа продуктов реакции и катализаторов, а также методики иммобилизации каталитических систем.
Третья глава посвящена обсуждению результатов, полученных при гидрировании диоксида углерода в присутствии родиевых и рутениевых полимерсодержащих каталитических систем, а также гетерогенных образцов.
