Новости химической науки > Селективное расщепление бензола в мягких условиях

Ароматические соединения и ароматические фрагменты можно обнаружить как в петро-, так и олеохимическом сырье и зачастую для получения топлива или ценных химических веществ из ископаемых или природных ресурсов необходимо проводить селективное расщепление связи углерод-углерод в ароматической системе.

Эта задача осложняется чрезвычайно высокой прочностью ароматических связей углерод-углерод. В химической промышленности для расщепления ароматических углерод-углеродных связей необходимо использовать твердотельные катализаторы и высокие температуры. Эти условия, в свою очередь, приводят к тому, что расщепления протекает неселективно и результатом таких реакций является смесь продуктов, да и механизм такого расщепления до настоящего время ясен не до конца.

Схема, демонстрирующая то, как атом металла в составе молекулярного полиметаллического гидрида разрушает связь углерод-углерод в бензольном кольце. (Рисунок из Nature, 2014; 512 (7515): 413 DOI: 10.1038/nature13624)

В новом исследовании Жаомин Ху (Zhaomin Hou) с коллегами продемонстрировал, как с помощью металлокомплексного соединения – трехядерного гидрида титана можно активировать молекулу бензола и расщепить ароматические связи углерод-углерод достаточно селективно при относительно низких температурах.

В работе исследователей продемонстрирован первый пример расщепления связи углерод-углерод и перегруппировки бензола в результате активации с помощью хорошо известной молекулярной системы. Результаты новой работы не только позволяют предложить точный и исчерпывающий механизм гидрокрекинга бензольного кольца, но и впервые демонстрирует, что полиметаллические гидриды могут выступать в качестве уникальной платформы для расщепления неактивных ароматических соединений.

Ранее благодаря счастливому, но при этом случайному совпадению событий исследователи уже продемонстрировали, что полиметаллические гидридные кластеры могут выступать в качестве платформы для активации молекулярного азота за счет кооперативного действия отдельных атомов металла, и такая активация могла бы упростить фиксацию атмосферного азота и получение азотных удобрений. В новой работе было обнаружено, что это же кооперативное действие может оказаться полезным и для активации других инертных химических связей, как C–H и C–C.

Ху отмечает, что новые результаты углубляют наше понимание о расщеплении связей углерод-углерод. Исследователям удалось провести расщепление связей С–С бензола при комнатной температуре, а также установить механизм этой реакции расщепления. Предполагается, что такое расщепление бензола гидридом титана позволит разработать новые катализаторы для гидрокрекинга ароматических соединений и других процессов химического синтеза.

Источник: Nature, 2014; 512 (7515): 413 DOI: 10.1038/nature13624

метки статьи: #кинетика и катализ, #органическая химия, #химическая технология, #элементоорганическая химия