Каталитический этюд
    М.М.Левицкий, В.В.Смирнов
    Современное учение о катализе можно уподобить гигантскому живописному полотну, на котором с большого расстояния различимы два частично пересекающихся сюжета. Первый включает процессы, с помощью которых химики стремятся производить то, что давно умела делать природа. Речь идет в первую очередь о синтезе разнообразных органических веществ, получаемых живыми организмами буквально из земли, воды и воздуха. Не пытаясь воспроизвести природу, наши великолепные предшественники достигли многого, например, каталитически связали атмосферный азот. Современные успехи биохимии заставили по-иному взглянуть на многие процессы живого мира, где, как оказалось, властвуют истинные "короли" в мире катализаторов - ферменты. Они проводят синтезы в исключительно мягких условиях, с высокой селективностью и большим выходом.
    Второй сюжет охватывает те процессы, которые природа делать не умеет, скорее всего за ненадобностью. Например, ни в живом, ни минеральном мире мы не встречаем полимеризации, галогенирования, нитрования и т.п. Тем не менее, реакции такого типа крайне необходимы для получения многих соединений, без которых современная цивилизация обойтись не может. О нескольких небольших зарисовках, дополняющих эту часть большой картины, пойдет речь. Испытать металлорганосилоксаны
    Модифицированием свойств натурального каучука химики занялись довольно давно. Один из самых удачных результатов - получение хлоропрена: в молекуле изопрена, который представляет собой мономер натурального каучука H2C=CH-C(CH3)=CH2, метильную группу заменили хлором - H2C=CH-C(Cl)=CH2.
    Полимерный хлоропрен, называемый обычно хлоропреновым каучуком, исключительно устойчив к действию бензина и масел. Синтезируют хлоропрен в три стадии (рис.1). Сначала галогенируют бутадиен, в результате чего возникают два продукта - симметричный 1,4-дихлорбутен-2 (1,4-ДХБ) и несимметричный 3,4-дихлорбутен-1 (3,4-ДХБ). Затем отщепляют HCl от несимметричного соединения (симметричный продукт галогенирования не годится) действием щелочи и получают хлоропрен. Заканчивается синтез полимеризацией хлоропрена.
    
    Рис.1. Схема получения полихлоропрена.
    На двух последних стадиях выход очень высок - 95-98%, - и только на первой оставляет желать лучшего. Это связано с тем, что несимметричный продукт галогенирования, необходимый для дальнейших превращений, образуется в количестве почти вдвое меньшем, чем симметричное соединение. Чтобы увеличить выход конечного продукта, в технологическую цепочку включают еще одну стадию - каталитическую изомеризацию симметричного 1,4-дихлорбутена-2 в 3,4-дихлорбутен-1 (рис.2). Но применяемые для этого катализаторы - нафтенат меди либо ее галогенид - мало эффективны и довольно быстро теряют активность [1].
    
    Рис.2. Изомеризация дихлорбутена.
    В поисках новых катализаторов мы обратились к металлорганосилоксанам (МОС) - олигомерам (молекулярная масса 1500-2000), содержащим группировки -RSi-O-M-О-RSi-O-. По существу, МОС представляют собой металлосиликаты, которые обрамлены органическими группами [2]. Они эффективны в качестве катализаторов крекинга (Al, Zr-содержащие МОС), дегидратации спиртов (Mg-содержащие), галогенирования и селективного окисления углеводородов (Fe-содержащие). ............