Вода (H2O) в кремнийорганической химии имеет множество противоречащих функций и “ролей”. Например, многие кремнийорганические соединения: с Si–Cl, Si–OR, Si–NR2, Si–H и Si–OSi группами и, в меньшей степени, с Si–C(sp2) и Si–C(sp) – имеют низкую гидролитическую стабильность, в особенности, в присутствии [M]-, а также кислотных и основных катализаторов. С другой стороны, низкая стабильность таких кремнийорганических мономеров в присутствии воды позволяет получать полимерные органосилоксановые материалы реакцией гидролитической поликонденсации. Такие материалы применяются во всех сферах человеческой деятельности: от средств личной гигиены, медицины и сельского хозяйства до корабле-/машиностроения и авиакосмической отрасли. Это достигается благодаря уникальному комплексу свойств, среди которых одним из ключевых является высокая липофильность и гидрофобность.
Применение этих физико-химических свойств воды, в комбинации с результатами наших предыдущих исследований, позволило реализовать Recyclable Pt-Catalyzed Biphase Hydrosilylation “on Water”.
Предложены рециклируемые двухфазные каталитические системы – Pt/H2O и Pt/KBr/H2O. Они получаются просто и быстро – растворением коммерчески доступного K2PtCl4 (с KBr или без него) в H2O (2 мин). При их взаимодействии с регентами (гидросиланом и алкеном/алкином) генерируются каталитически активные одноатомные (SACs) или кластерные [Pt0]-комплексы. H2O, Cl– или Br–, а также алкены или алкины работают как лиганды и координируются с такими [Pt0]-частицами, «регулируя» их стабильность, каталитическую активность и структуру (одноатомную или кластерную). Кооперация таких [Pt0]-частиц с “on water” эффектом позволила провести гидросилилирование с высокой эффективностью.
С применением бифазных Pt/H2O и Pt/KBr/H2O систем проведено гидросилилирование с получением алкил- и винилсилановых производных с выходами вплоть до количественных. Метод применим к широкому ряду мономерных и полимерных гидросиланов, а также к алифатическим и ароматическим алкенам, диенам и алкинам, в том числе с функциональными группами. Процесс так же успешно проведен с использованием газообразных реагентов (этилен, бутадиен и ацетилен). Кроме того, этот подход можно использовать для получения силоксановых материалов (монолитов и тонких пленок) под различные приложения (покрытия, мембраны, сорбенты и т. д.).
Продукты, не содержащие платину (жидкие, твердые, включая сшитые материалы), могут быть выделены из бифазных систем простым декантированием. Отработанный катализатор может быть многократно рециклизован (≥15 циклов). Отделение продуктов от платины трудно осуществить при использовании промышленных катализаторов, а в случае полимерных и особенно сшитых материалов – невозможно. Это не только приводит к необратимым потерям платины и загрязнению окружающей среды, но и ухудшает свойства материалов, ограничивая их применение (например, в медицине) и срок службы.
Бифазное “on water” гидросилилирование легко масштабируется в периодическом и проточном режимах. Сконструированный нами проточный “tube-in-tube reactor” позволяет не только решить проблемы тепло- и массопереноса и унифицировать условия реакции, но и автоматически разделять продукты и каталитическую систему, обеспечивая непрерывный синтез продуктов.
Таким образом, в данном исследовании предлагаются пути решения основных проблем важного промышленного процесса – гидросилилирования. Учитывая полученные результаты, мы полагаем, что разработанный метод имеет высокий потенциал для промышленного применения.
 
Исследование проведено учеными из ИНЭОС РАН, ИНХС РАН, ИОХ РАН и МГУ.
Поздравляем наших молодых ученых:
 – Ирину К. Гончарову, которая кроме экспериментальных работ (от механистических исследований до разработки проточной системы), внесла значительный концептуальный вклад в развитие направления;
– Дмитрия Н. Холодкова, которым проведена основная синтетическая работа по оценке применимости метода и получению продуктов (от мономеров до полимеров).
Работа поддержана РНФ и Минобрнауки.

Статья опубликована в Angew. Chem. Int. Ed. с пометкой редакции “Hot Paper”.