Новости химической науки > Металлоорганический каркас для размещения катализаторов

В соответствии с результатами новых исследований, катализатор, иммобилизованный внутри цеолитоподобных металлоорганических каркасных структур, [zeolite-like metal-organic-framework (ZMOF)] обладает большей активностью, чем в растворе или при закреплении на поверхности твердого носителя.

Основой металлоорганического каркаса являются тетраэдры InN₄ (индий отмечен зеленым, азот – синим). Каркас связывает и изолирует катализаторы-порфирины (одна молекула порфирина изображена оранжевым). (Рисунок J. Am. Chem. Soc., DOI: 10.1021/ja804703w)

Результаты исследования, посвященного модификации катализаторов на основе порфириновых комплексов металлов, позволяют предложить новый оригинальный способ повышения каталитической активности. Помимо этого, работа предлагает новую область для применения металлоорганических каркасных систем, представляющих собой кристаллические пористые соединения, в которых ионы металлов связаны с помощью органических фрагментов.

Металлопорфириновые комплексы широко используют в качестве катализаторов реакций эпоксидирования и гидроксилирования. Однако в результате процессов димеризации, протекающих в растворах, эти гетероциклические соединения крайне быстро теряют свою каталитическую активность.

Ранее исследователи пытались предотвращать побочные реакции с участием порфиринатов за счет их иммобилизации на пористом силикагеле или других неорганических носителях, однако с таких поверхностей катализаторы легко вымываются.

Теперь Мохамед Эддауди (Mohamed Eddaoudi) из Университета Южной Флориды предлагает новый подход к иммобилизации металлопорфиринов – иммобилизация на ZMOF. Было продемонстрировано, что анионные индий-имидазолдикарбоксилатные ZMOF прочно удерживают катионные производные порфиринов внутри своих пор. Иммобилизованные катализаторы были получены кристаллизацией из реакционной смеси, содержащей предшественники ZMOF и порфиринаты; «клетки» ZMOF росли вокруг порфиринатов. Размеры полости ZMOF не дают катализаторам выскользнуть, препятствуют реакции их димеризации, однако позволяют реагентам подойти к активному центру порфиринового комплекса.

Изучение свойств новых катализаторов продемонстрировало, что ZMOF с инкапсулированным порфиринатом марганца катализирует окисление циклогексана до циклогексанона и циклогексанола с конверсией более 90%. Катализатор сохраняет свою активность, фазовое состояние и другие свойства после его выделения из реакционной смеси и при повторном использовании (сообщается о сохранении активности после десяти циклов загрузка/выделение катализатора).

Источник: Am. Chem. Soc., DOI: 10.1021/ja804703w

метки статьи: #кинетика и катализ, #неорганическая химия, #новые материалы, #химия поверхности