Застосування гетерометалічного комплексу формули со4fе2о(l)8.4дmфа.н2о, в якому l – залишок від h2l – продукту конденсації саліцилового альдегіду та моноетаноламіну, як каталізатора окиснення води

Реферат: Винахід стосується застосування гетерометалічного комплексу формули Со4Fе2О(L)8∙4ДМФА∙Н2О, в якому L - залишок від H2L - продукту конденсації саліцилового альдегіду та моноетаноламіну, як каталізатора окиснення води. Вказаний комплекс проявляє високу каталітичну активність. UA 100658 C2 (12) UA 100658 C2 UA 100658 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 Винахід належить до області хімічної технології і стосується каталітично активних координаційних сполук, які після поєднання з фотосенсибілізаторами можуть бути застосовані для розчеплення води на кисень та водень під дією сонячного світла. Найбільш близькою сполукою до запропонованої за складом та призначенням є тетраядерний комплекс кобальту Со4О4(СН3СОО)4(ру)4 (ру = піридин) [1]. Одним з недоліків цієї сполуки є невисока каталітична активність в реакції фотохімічного окиснення води. В основу винаходу поставлено задачу пошуку комплексних сполук з більш високою каталітичною активністю. Поставлена задача вирішена застосуванням як каталізатора окиснення води гетерометалічного комплексу Со4Fе2О(L)8∙4ДМФА∙Н2О, в якому L - залишок від H2L - продукту конденсації саліцилового альдегіду та моноетаноламіну, ДМФА - диметилформамід. Саме такий склад сполуки виражає сукупність суттєвих ознак, необхідних і достатніх для досягнення технічного результату - підвищення каталітичної активності. Зазначена сполука відома і проявляє каталітичні властивості при розкладі пероксиду водню [2]. Її спосіб одержання також відомий і полягає у взаємодії металічного кобальту з диметилформамідним розчином хлориду заліза (II) в присутності продукту конденсації саліцилового альдегіду з моноетаноламіном та триетиламіну. Винахід ілюструється прикладом. У реактор на 50 мл вносять 0,54 мл (5 ммоль) саліцилового альдегіду, 0,3 мл (5 ммоль) моноетаноламіну, 20 мл ДМФА та приливають 0,7 мл (5 ммоль) триетиламіну. До жовтого розчину, що утворився, додають 0,15 г (2,5 ммоль) порошку металічного кобальту та 0,25 г (1,25 ммоль) FeCl2∙4H2O і нагрівають при постійному перемішуванні та температурі 50-60 °C протягом 8 год. до повного розчинення порошку металічного кобальту. Кристалічний осад червонофіолетового кольору утворюється наступного дня. Вихід цільового продукту 0,51 г (42,1 % за кобальтом). Знайдено, %: Со=12,0; Fe=5,5; С=50,8; N=8,3; Н=5,2. Розраховано, %: Со=11,91; Fe=5,64; С=50,98; N=8,49; Н=5,21. Для визначення каталітичної активності до комірки, на дні якої був розташований електрод Кларка, в темноті вносили 1 мл розчину, що містив досліджувану сполуку (2,5 мкМ), фотосенсибілізатор [Ru(bpy)3](ClO4)2 (bpy = 2,2'-біпіридин) (100 мкМ), акцептор електронів Na2S2O8 (5 мМ) та суміш гідрофосфату та дигідрофосфату калію (50 мМ) для створення сталої кислотності розчину (рН=7). Для знекиснення скрізь досліджуваний розчин пропускали аргон. Коли концентрація кисню зменшувалась до ~10 мМ, продування аргону зупиняли, а комірку герметично закупорювали і залишали в темноті на 30 с для встановлення рівноваги. Після цього вмикали світло (світлодіод, =470 нм). Виділення кисню фіксували за допомогою електроду Кларка, який був відокремлений від розчину тефлоновою мембраною. Електрод був відкалібрований відносно насиченого киснем водного розчину ([О2]=276 мкМ, Т=20 °C). Цей приклад не обмежує суть винаходу. Результати дослідження каталітичної активності одержаного комплексу, в порівнянні з відомим, наведені в таблиці 1 і свідчать про більш високу активність Со 4Fе2О(L)8∙4ДМФА∙Н2О. Таблиця 1 Каталітична активність прототипу та запропонованого комплексу у реакції фотохімічного окиснення води Каталізатор Со4О4(СН3СОО)4(pу)4 (прототип) Со4Fе2О(L)8∙4ДМФА∙Н2О 45 50 -1 Каталітична активність TOF, [О2]∙[комплекс] ∙с 0,02 1,04 -1 Джерела інформації: 1. N.S. McCool, D.M. Robinson, J.E. Sheats, and G.C. Dismukes, A Co 4O4 "Cubane" Water Oxidation Catalyst Inspired by Photosynthesis // J. Am. Chem. Soc. 2011, 133, P. 11446-11449. 2. Гетерометалічний комплекс формули Со4Fе2О(L)8∙4ДМФА∙Н2О, де L - залишок від H2L продукту конденсації саліцилового альдегіду та моноетаноламіну та його застосування як каталізатора розкладу пероксиду водню. Патент України № 95762, 25.08.2011. Бюл. № 16. . 1 UA 100658 C2 ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 5 Застосування гетерометалічного комплексу формули Со4Fе2О(L)8∙4ДМФА∙Н2О, в якому L - залишок від H2L - продукту конденсації саліцилового альдегіду та моноетаноламіну, ДМФА - диметилформамід, як каталізатора окиснення води. Комп’ютерна верстка А. Крулевський Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 2