Переход от молекулярного к нано- и микромасштабу в химических реакциях является важным этапом на пути к пониманию механизмов каталитических реакций и разработке катализаторов нового поколения. Электронная микроскопия является удобным методом изучения строения сложных химических систем на нано- и микроуровнях, поскольку позволяет визуализировать морфологию объектов различной природы, а также является мощным инструментом отслеживания динамики исследуемых образцов в режиме реального времени. Электронная микроскопия стала одним из основных методов изучения структуры гетерогенных катализаторов в твёрдой фазе, однако использование электронной микроскопии для анализа жидких реакционных сред все еще является нетривиальной задачей.

Ученым Лаборатории металлокомплексных и наноразмерных катализаторов Института органической химии (ИОХ) имени Н. Д. Зелинского РАН удалось провести систематическое исследование палладий-катализируемой реакции Мизороки-Хека в среде различных ионных жидкостей с использованием комбинации сканирующей и просвечивающей электронной микроскопии. Было показано, что одним из важнейших факторов стабилизации образующихся в ходе каталитического процесса активных частиц палладия является способность реакционной системы к образованию микродоменной структуры, что определяется как типом ионной жидкости, так и природой арилгалогенида.

Впервые была зафиксирована корреляция между реакционной способностью арилгалогенида и микродоменной структурой: Ar-I (хорошо развитые микродомены) > Ar-Br (присутствует микрофаза) > Ar-Cl (незначительное количество микрофазы). Последнее наблюдение особенно интересно, так как ранее предполагалось, что факторы молекулярного уровня, среди которых прочность связи углерод-галоген, являются единственными аспектами, определяющими реакционную способность арилгалогенидов в каталитических превращениях. Полученные результаты имеют важное значение для разработки катализаторов нового поколения в структурированных жидких средах.

Публикация: Alexey S. Kashin, Darya O. Prima, Daria M. Arkhipova, Valentine P. Ananikov An unusual Microdomain Factor Controls Interaction of Organic Halides with the Palladium Phase and Influences Catalytic Activity in the Mizoroki-Heck Reaction // Small 2023, 2302999. DOI: 10.1002/smll.202302999.

Источник: ИОХ РАН.