Молекулярный дизайн катализаторов и катализ в Ð¿Ñ€Ð¾Ñ†ÐµÑÑÐ°Ñ ...

ÑÅËÅÊÒÈÂÍÀß ÎÊÈÑËÈÒÅËÜÍÀß ÔÓÍÊÖÈÎÍÀËÈÇÀÖÈß
ÏÐÅÄÅËÜÍÛÕ ÓÃËÅÂÎÄÎÐÎÄÎÂ: ÊÎÍÑÒÐÓÈÐÎÂÀÍÈÅ È
ÌÅÕÀÍÈÇÌ ÄÅÉÑÒÂÈß ÃÎÌÎÃÅÍÍÛÕ ÊÀÒÀËÈÒÈ×ÅÑÊÈÕ
ÑÈÑÒÅÌ
×åïàéêèí Å.Ã., Áåçðó÷åíêî À.Ï., Áîéêî Ã.Í., Ëåùåâà À.À., Ãåõìàí À.Å. 1 ,
Ìîèñååâ È.È. 1
Èíñòèòóò ñòðóêòóðíîé ìàêðîêèíåòèêè è ïðîáëåì ìàòåðèàëîâåäåíèÿ ÐÀÍ,
×åðíîãîëîâêà, Ìîñêîâñêàÿ îáëàñòü
1 Èíñòèòóò îáùåé è íåîðãàíè÷åñêîé õèìèè ÐÀÍ èì. Í.Ñ. Êóðíàêîâà, Ìîñêâà
E-mail: echep@ism.ac.ru, grig@ism.ac.ru
Îêèñëèòåëüíàÿ ôóíêöèîíàëèçàöèÿ ìåòàíà ÿâëÿåòñÿ îäíîé èç öåíòðàëüíûõ ïðîáëåì
ñîâðåìåííîé õèìèè. Íàèáîëåå ïåðñïåêòèâíî èñïîëüçîâàíèå äîñòèæåíèé
ìåòàëëîêîìïëåêñíîãî êàòàëèçà â ñâÿçè ñ âîçìîæíîñòüþ ïðîâåäåíèÿ ïðîöåññîâ â ìÿãêèõ
óñëîâèÿõ. Ðàçðàáîòàíû è èçó÷åíû ðîäèé–èîäèä–õëîðèäíûå è ðîäèé–ìåäü(æåëåçî)–
õëîðèäíûå êàòàëèòè÷åñêèå ñèñòåìû, äåéñòâóþùèå â îêèñëåíèè ìåòàíà è äðóãèõ
íàñûùåííûõ óãëåâîäîðîäîâ â âîäíîì ðàñòâîðå òðèôòîðóêñóñíîé êèñëîòû â ïðèñóòñòâèè
ìîëåêóëÿðíîãî êèñëîðîäà è ìîíîêñèäà óãëåðîäà. Ñ èñïîëüçîâàíèåì ñîåäèíåíèé,
ñîäåðæàùèõ èçîòîï 18 Î ( 18 O 2 , H 2 18 O, CF 3 CO 18 OH) è D (CD 4 ), èçìåðåíû ðàñïðåäåëåíèå
èçîòîïñîäåðæàùèõ ïðîäóêòîâ è êèíåòè÷åñêèå èçîòîïíûå ýôôåêòû. Ïðåäëîæåí íàèáîëåå
âåðîÿòíûé ìåõàíèçì êàòàëèòè÷åñêîé îêèñëèòåëüíîé ôóíêöèîíàëèçàöèè ìåòàíà.
Ðàçâèòèå íåòðàäèöèîííûõ ìåòîäîâ ïåðåðàáîòêè ïðèðîäíîãî ãàçà â
öåííûå êèñëîðîäñîäåðæàùèå ïðîäóêòû ÿâëÿåòñÿ âàæíîé ïðîáëåìîé
ñîâðåìåííîé êàòàëèòè÷åñêîé õèìèè. Ïðè ýòîì ïðèâëåêàòåëüíûìè
îêèñëèòåëÿìè ïðåäñòàâëÿþòñÿ êèñëîðîä èëè âîçäóõ.
Ìåòàëëîêîìïëåêñíûå êàòàëèçàòîðû è êàòàëèòè÷åñêèå ñèñòåìû
äåéñòâóþò â áîëåå ìÿãêèõ òåìïåðàòóðíûõ óñëîâèÿõ, è ãëóáîêîãî îêèñëåíèÿ
àëêàíîâ, êàê â ñëó÷àå ãàçîôàçíîãî êàòàëèçà [1], ìîæíî èçáåæàòü. Èçâåñòíî,
÷òî àëêàíû àêòèâèðóþòñÿ íà òåõ æå ñîåäèíåíèÿõ ìåòàëëîâ, ÷òî è âîäîðîä, à
èìåííî, êîìïëåêñàõ ðîäèÿ, ðóòåíèÿ, ïëàòèíû, ïàëëàäèÿ. Ìîëåêóëÿðíûé
êèñëîðîä ïî àíàëîãèè ñ äåéñòâèåì áèîêàòàëèçàòîðîâ òðåáóåò
âîññòàíîâëåíèÿ. Â ìîäåëüíûõ ñèñòåìàõ òàêîå âîññòàíîâëåíèå, ïî-âèäèìîìó,
èäåò äî ïåðîêñèäà âîäîðîäà èëè åãî ýêâèâàëåíòîâ [2].
Äëÿ ïðåâðàùåíèÿ ìîëåêóëÿðíîãî êèñëîðîäà â äâóõýëåêòðîííûå
îêèñëèòåëè ìû èñïîëüçîâàëè åãî èçâåñòíûå ðåàêöèè ñ íèçêîâàëåíòíûìè
ñîåäèíåíèÿìè èîäà, ìåäè è æåëåçà, êîòîðûå äåéñòâóþò êàê ñîêàòàëèçàòîðû.
Ïåðîêñèäíîå îêèñëåíèå àëêàíîâ èçâåñòíî â áëèçêèõ ñèñòåìàõ [3].
49