Супрамолекулярные каталитические системы на основе макроциклических рецепторов

Караханов Э.А., Максимов А.Л.
Московский Государственный Университет им.М.В.Ломоносова, Химический факультет

Настоящая работа посвящена разработке новых  высокоселективных катализаторов, обладающих способностью к молекулярному распознаванию. Использование в катализе подходов супрамолекулярной химии, изучающей организованные ансамбли, такие как ассоциаты двух и более молекул, удерживаемых межмолекулярными силами, позволяет, с одной стороны создавать каталитические системы, обладающие высокой активностью, и, с другой, - управлять такими важными свойствами как регио-, стерео- и субстратная селективность. Перспективным в этом случае оказывается применение в качестве компонентов каталитических систем макроциклических рецепторов,  образующих комплексы типа "гость-хозяин" с различными соединениями. При использовании таких катализаторов превращению реагирующих частиц в продукты реакции предшествует образование "супрамолекулы" за счет селективного связывания субстрата рецептором. В результате реакция протекает в своеобразном "нанореакторе", где молекула "хозяина" способна стабилизировать переходное состояние реакции и увеличивать ее скорость.

В работе представлены  примеры  создания катализаторов на основе молекул-рецепторов  для ряда важнейших химических процессов, таких как  гидроформилирование, Вакер-окисление и эпоксидирование непредельных соединений,  гидроксилирование ароматических субстратов и др. В качестве молекул-рецепторов использованы модифицированные циклодекстрины, каликсарены, резорцинарены. Показано, что существенное увеличение активности  каталитических систем достигается благодаря эффекту кооперативного связывания реагирующих сооединений. Найдено, что системы, содержащие макроциклические рецепторы, обладают необычной субстратной селективностью, которая напрямую связана с особенностями строения комплексов включения "гость-хозяин" и их физико-химическими характеристиками. Обсуждается перспективность использования метода импринтинга для получения на основе макроциклических рецепторов "умных" катализаторов,  обладающих "молекулярной памятью"