Проект посвящен экологическому направлению развития современной химии. Известно, что химические процессы в живой природе реализуются с высокой эффективностью с помощью специфических биокатализаторов – ферментов. На основе модифицированных гребнеобразных полиэлектролитов будут получены водорастворимые полимеры, способные к солюбилизации малополярных веществ в воде, а также к ассоциации с каталитически активными катионами металлов. Образование металлополимерного комплекса в совокупности с большой солюбилизационной емкостью должно способствовать протеканию многих современных конструктивных органических реакций в воде. Выбранное направление относиться к области мицеллярного катализа. Органическая реакция согласно простейшей модели этого процесса происходит в мицеллярной псевдофазе между солюбилизированными субстратом и реагентами (который может быть ассоциирован с мицеллой как за счет ионных или других взаимодействий). Поверхностно-активные соединения позволяют преодолеть гидрофобность органических субстратов и провести известные конструктивные органические без добавления опасных для живого организма растворителей. Основное внимание в проекте будет уделено реакциям Хека, Сузуки и Соногаширы в воде. В 21 веке на основе низкомолекулярных биодеградируемых ПАВ область мицеллярного катализа современных органических реакций активно развивается. Полимерные соединения в мицеллярном катализе представляются лучше низкомолекулярных ПАВ, для которых имеются ограничения фундаментального характера. Так, для гребнеобразных полиэлектролитов отсутствует пороговый механизм ассоциации в мицеллы: даже единичная макромолекула может выполнять роль катализатора. Используемые коллегами Bruce H. Lipshutz (University of California, Santa Barbara) низкомлекулярные дизайнерские ПАВ для катализа органических реакций вводе (известные соединения «PTS», «MC-2» и даже новый ПАВ «Savine») требуют обычно 2% раствора, в то время как для наших соединений следует ожидать активности в воде даже при крайне низких концентрациях. Низкая концентрация ПАВ в воде, безусловно облегчит выделение целевого продукта реакции в чистом виде, что кажется рациональным. Стоит отметить, что сам способ получения гребнеобразного полиэлектролита позволяет вводить в полимерную структуры различные лиганды модификаторы, содержащие фрагменты имидазола, терперидина, бипиридина, дипиколиновой кислоты для формирования каталитического центра непосредственно в полимерной структуре, поэтому в проекте мы ограничимся одним из самых доступных прекурсоров палладия – хлоридом палладия. Вариацией типа противоиона и величины гидрофобной развязки между полимерной цепью и полярной группой можно управлять как минимум солюбилизационной емкостью такой молекулы, а также это позволит «насытить» гребнеобразную молекулу противоионами, способствующими оптимальной реализации каталитического цикла палладия в ходе выбранных реакций. Использование контролируемой радикальной полимеризации по механизму RAFT будет эффективным инструментом получения анионных и катионных катализаторов с низким молекулярно-массовым распределением. Еще одним преимуществом гребнеобразного полиэлектролита является колоссальный заряд макромолекулы в воде в сравнении с зарядом обычной мицеллы низкомолекулярного ПАВ, это также открывает дополнительные возможности для оптимизации структуры ПАВ-катализатора. Таким образом, заявленные в проекте задачи полностью соответствуют принципам Зеленой химии и концепции устойчивого развития.
