О лаборатории

Лаборатория создана на базе кафедры органической и биоорганической химии совместно с ООО «Газохим Инжиниринг» с целью интеграции научных, учебных и технических возможностей.

Научная деятельность осуществляется по следующим направлениям:

• квантово-химические и экспериментальные исследования механизмов органических реакций, реакционной способности природных соединений;
• исследование влияния эффектов растворителя и пористых материалов на селективность образования продуктов реакции Принса.

Прикладные исследования

• Скрининг катализаторов на основе цеолитов и пористого стеклоуглерода для реакции Принса и исследование применимости фазовых переходов для повышения эффективности технологии синтеза изопрена.

  Теоретическое обоснование каталитически активных в образовании 1,3-диоксанов по реакции Принса цеолитов и нанотрубок. Локализация участков поверхности формирующих переходное состояние. Установление связи структуры участков поверхности с каталитической активностью. Экспериментальное изучение влияния различных цеолитов из теоретически предсказанного набора на протекание реакции Принса. Определение констант адсорбции продуктов и реагентов, констант скорости расходования и накопления с учетом процессов адсорбции, влияния цеолитов на изменение энергий активации и соотношение 1,3-диоксанов и гидрированных пиранов. Изучение влияния сверхкритических условий на скорость и селективность образования полупродуктов в синтезе изопрена по диоксановому методу.

• Апробация катализаторов на основе цеолитов, пористого стеклоуглерода и сверхкритических условий в синтезе изопрена по диоксановому методу.

  Подтверждение каталитического эффекта теоретически и экспериментально обоснованных пористых гетерогенных материалов (керамических и углеродсодержащих) на образование 4,4-диметил-1,3-диоксана по реакции Принса при проведении в условиях, соответствующих заводским технологиям. Изучение зависимости конверсии изобутилена и формальдегида и выхода 4,4-диметил-1,3-диоксана от природы и количества использованного пористого материала на установках промышленного типа (проточный реактор, автоклав, сверхкритический флюидный реактор). Экспериментальное выявление наиболее селективного гетерогенного катализатора образования ДМД. Определение структуры твердо-газо-жидкостного потока внутри реактора методами вычислительной гидродинамики (Computational Fluid Dynamics modeling).

• Скрининг пористых материалов для катализа синтеза из аллильных производных по реакции Принса тетрагидрофурана и должных величин «Рифтала», «Тетрафура»; повышение эффективности технологии синтеза за счет фазовых переходов.

  Теоретическое обоснование каталитически активных в циклизации аллильных производных по реакции Принса цеолитов и нанотрубок. Локализация участков поверхности, формирующих переходное состояние. Связь структуры поверхности с каталитической активностью. Экспериментальное изучение влияния цеолитов (FAU, MOR, EMT, MAZ, BEA и др.) из предсказанного набора на реакцию. Определение констант адсорбции продуктов и реагентов, констант скорости расходования и накопления, влияния цеолитов на энергию активации и продуктов. Изучение влияния сверхкритических условий на скорость и селективность образования основного полупродукта в синтезе тетрагидрофурана и должных величин «Рифтала», «Тетрафура» из аллильных производных по реакции Принса.

• Апробация сверхкритических условий и катализаторов (цеолиты, пористый стеклоуглерод) в синтезе тетрагидрофурана и препаратов «Рифтал», «Тетрафур» из аллильных производных по реакции Принса.

  Подтверждение каталитического эффекта теоретически и экспериментально обоснованных пористых гетерогенных материалов на циклизацию аллильных производных по реакции Принса при реализации схемы в условиях, соответствующих заводским технологиям. Изучение зависимости конверсии аллильных производных и формальдегида и выхода β-замещенных гидрированных фуранов и замещенных 1,3-диоксанов от природы и количества использованного пористого материала на установках промышленного типа (проточный реактор, автоклав, сверхкритический флюидный реактор). Экспериментальное выявление наиболее селективного гетерогенного катализатора образования ключевых β-замещенных гидрированных фуранов. Определение структуры твердо-газо-жидкостного потока внутри реактора методами вычислительной гидродинамики.

• Формирование ускоренного цикла прототипирования химических технологий на основе сверхкритических условий с применением селективных гетерогенных катализаторов.

  Получение высокоселективных в реакции Принса катализаторов в кислой форме на основе предложенных методик постсинтетической модификации пористых материалов, улучшающих селективность и эксплуатационные характеристики катализаторов. Наработка опытных данных для проектирования и обоснования технико-экономической эффективности предлагаемых технологических решений, которые используют селективные гетерогенные катализаторы и СКФ реакторы. Формирование ускоренного цикла прототипирования химических технологий на основе сверхкритических условий с применением скрининга селективных гетерогенных катализаторов. Отработка получения опытных продуктов основного органического синтеза. Наработка опытных данных для проектирования и обоснования технико-экономической эффективности предлагаемого технологического решения.

• Развитие концепции «избирательности по форме переходного состояния» (transition state shape selectivity) и разработка алгоритма сканирования поверхностей молекулярными зондами, в том числе на основе переходных состояний, с целью прогнозирования каталитической активности пористых материалов.

  Выявление требований к структурным зондам, основанным на переходных состояниях, и характера их стабилизации в полостях пористых материалов. Локализация участков поверхности, оптимальных по структуре для проявления каталитической активности. Определение взаимосвязи между структурными параметрами участков поверхности и величиной снижения энергии активации. Экспериментальное изучение кинетики протекания реакций в присутствии пористых веществ, которые, согласно прогнозу, обладают наибольшей каталитической активностью (определение изменения энергий активации, констант скоростей расходования реагентов и накопления продуктов, определение порядков реакций). Определение пределов управления селективностью реакций в присутствии пористых материалов в реакторах идеального смешения и идеального вытеснения. Создание методик постсинтетической модификации пористых веществ, которые улучшают их эксплуатационные характеристики в качестве катализаторов без снижения эффективности.

Сотрудники лаборатории

Лабораторию возглавляет Р. Р. Шириязданов — доктор технических наук, профессор.

Под его руководством работают 3 доктора химических наук, профессора (Р. Ф. Талипов, И. В. Вакулин, Э. Р. Латыпова); 2 кандидата химических наук, доцента (В. С. Тухватшин, А. Х. Фаттахов); 2 аспиранта (И. Ш. Якупов, А. Х. Латыпов).