Введение к работе
Актуальность работы
Разработка принципиально новых каталитических процессов с участием малых молекул, прежде всего С1, таких как оксиды углерода и метан, является в настоящее время ключевым фактором не только успешного решения глобальной проблемы энергоносителей, но и технико-экономических задач нефтехимии. В этом отношении диоксид углерода как потенциально возможный исходный реагент для получения ценных органических продуктов представляет особый интерес благодаря его дешевизне и доступности, удобстве транспортировки, а также относительной безопасности. В то же время, в химической промышленности реализовано весьма ограниченное число процессов с участием СО2.
Способы «химической» утилизации СО2 можно разделить на две большие группы. К первой группе относятся процессы гидрирования диоксида углерода до муравьиной кислоты, метанола, формальдегида и углеводородов, а также его использование в органическом синтезе в качестве С1-синтона. Из второй группы методов весьма перспективным представляется связывание СО2 в полимерные продукты. Сейчас единственным реализованным в промышленных масштабах процессом такого типа является присоединение СО2 к эпоксидам с образованием алкиленкарбонатов - сырья для производства полимерных материалов.
В настоящей работе экспериментально установлен ранее не описанный в литературе факт образования С–С связи в результате превращений диоксида углерода, приводящих к образованию набора продуктов с разной молекулярной массой, во фторсодержащих системах.
Работа выполнена при поддержке Российского фонда фундаментальных исследований (проекты 08-03-00388-а «Механизмы активации и окислительного действия на органические и неорганические субстраты», 11-03-00285-а «Активация диоксида углерода в реакциях образования С-С связей во фторсодержащих средах».
Цель работы
Установить основные закономерности образования С-С связей при превращениях СО2 во фторсодержащих системах
При этом необходимо было решить следующие конкретные задачи:
-
найти оптимальные условия протекания химических превращений СО2 во фторсодержащих средах на примере трифторуксусной кислоты;
-
идентифицировать продукты превращения СО2 с помощью независимых физических и физико-химических методов;
-
установить возможные реакционные маршруты образования продуктов превращения СО2 в трифторуксусной кислоте.
Научная новизна и практическая значимость работы
Впервые показано, что при комнатной температуре и атмосферном давлении в безводной трифторуксусной кислоте (ТФК) протекают превращения СО2 с образованием набора кислородсодержащих продуктов.
В водных растворах ТФК превращение диоксида углерода протекает с образованием щавелевой кислоты. При этом не исключено, что часть реакционных маршрутов имеет радикальный характер.
Установлено, что безводная ТФК и её водные растворы, содержащие растворенный О2, в реакциях превращения СО2 выполняют функцию катализатора и могут многократно использоваться для превращения СО2 при реактивации системы воздухом.
Апробация работы
Результаты диссертационной работы докладывались на VIII Всероссийской научно-технической конференции «Актуальные проблемы развития нефтегазового комплекса России» (Москва, 2010 г.), Российском конгрессе по катализу «РОСКАТАЛИЗ» (Москва, 2011 г.), IV Всероссийской конференции-школе «Высокореакционные интермедиаты химических реакций» (МО, 2011 г.), IX Всероссийской научно-технической конференции «Актуальные проблемы развития нефтегазового комплекса России» (Москва, 2012 г.).
Публикации
По теме диссертационной работы опубликованы 4 статьи, из них 3 в рецензируемых журналах и 4 тезисов докладов на научных конференциях, получен один патент РФ.
Структура и объем работы
Диссертация изложена на 108 стр., включая 12 табл. и 31 рис. Работа состоит из введения, шести глав, выводов и списка литературы, содержащего 140 наименований.
