КАРТОЧКА ПРОЕКТА,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ

Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.

 

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ


Номер 22-13-00426

НазваниеСинтез, строение и биологическая активность координационных соединений элементов 4, 5, 14 и 15 групп с дикислородными лигандами

РуководительПриходченко Петр Валерьевич, Доктор химических наук

Организация финансирования, регионфедеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт общей и неорганической химии им. Н.С. Курнакова Российской академии наук, г Москва

Годы выполнения при поддержке РНФ 2022 - 2024 

КонкурсКонкурс 2022 года «Проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований отдельными научными группами»

Область знания, основной код классификатора 03 - Химия и науки о материалах, 03-203 - Химия координационных соединений

Ключевые словапероксид водорода, координационная химия, пероксосоединения, комплексные соединения, пероксокомплексы, дикислородные лиганды, неорганическая химия, комплексообразование, синтез, p-элементы, d-элементы

Код ГРНТИ31.17.29


 

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ


Аннотация
Координационные соединения, содержащие в качестве лигандов различные формы дикислорода (молекулярный кислород О2, супероксид-анион (О2)-, гидропероксид-анион ООН-, пероксид-анион (О2)2-), участвуют в ключевых биологических процессах живых организмов, в том числе обеспечивают клеточное дыхание, выполняют сигнальные и защитные функции, а также определяют гибель клеток. С другой стороны, дикислородные комплексы переходных металлов являются промежуточными соединениями в процессах селективного каталитического окисления органических соединений. Кроме того, реакции окисления с участием молекулярного кислорода зачастую связаны с образованием дикислородных комплексов на соответствующих координационных центрах. Несмотря на актуальность этой области координационной химии, которая подтверждается ежегодным ростом числа научных публикаций по данной тематике, ряд направлений в координационной химии дикислорода остается недостаточно исследованным. Так, относительно малоисследованным классом дикислородных комплексов остаются координационные соединения с гидропероксолигандами: структурно охарактеризованы только 20 таких соединений, что составляет лишь около 1% от структурных данных о дикислородных комплексах. Вместе с тем, известно, что протонированные дикислородные лиганды проявляют повышенную активность в каталитических процессах. Кроме того, координированные гидропероксогруппы вследствие их нуклеофильности способны реагировать с координационными центрами с образованием пероксомостиковых структур, высвобождая молекулу пероксида водорода. По-видимому, именно высокая реакционная способность гидропероксокомплексов обуславливает сложность их получения и изучения. Гидропероксокомплексы также способны диспропорционировать с образованием супероксопроизводных, которые могут быть стабилизированы за счет координации с р-элементом. Другим малоизученным классом координационных соединений остаются комплексы с органическими пероксидами, большинство из которых на данный момент представлены производными коммерчески доступных трет-бутил и кумил-пероксидов. Однако химия органических пероксидов бурно развивается в последнее время, и использование этих соединений в качестве лигандов для получения новых пероксокомплексов может способствовать решению задач их стабилизации при сохранении ряда полезных свойств, в том числе, высокой биологической активности. Также неисследованными являются дикислородные координационные соединения с пероксомостиковыми лигандами, соединяющими атомы переходного и непереходного элементов, при этом, такие структуры могут обладать высокой реакционной активностью, при сохранении стабильности за счет координации дикислорода с р-элементом. В данном проекте предполагается решить актуальную научную проблему, связанную с получением и исследованием физических, химических свойств и биологической активности новых стабильных координационных дикислородных соединений. В качестве элементов комплексообразователей предполагается использовать элементы 4, 5, 14 и 15 групп периодической системы, поскольку эти элементы устойчивы в высших степенях окисления, способны образовывать устойчивые дикислородные соединения с различными типами координации, и поэтому являются удобными объектами для реализации принципиально новых синтетических подходов, которые предполагается использовать для решения научных проблем и задач данного проекта. В качестве одного из таких синтетических подходов предполагается использование элементоорганических координационнных соединений, содержащих один или несколько гидроксолигандов, координированных с атомом элемента 4, 5, 14 или 15 групп периодической системы, поскольку подобные исходные системы реагируют с пероксидом водорода или органическими гидропероксидами без каких-либо дополнительных условий. Еще один новый подход заключается в использовании в качестве реагента концентрированного пероксида водорода и его растворов в безводных растворителях, что позволит получить и охарактеризовать ранее неизвестные пероксокомлпексы, например, координационные соединения, в которых один атом комплексообразователя координирован с двумя гидропероксогруппами. Важной задачей, которую предполагается решить в ходе выполнения данного проекта, является поиск новых соединений с биологической активностью. Для этого синтезированные комплексы будут исследованы на антигельминтную, фунгицидную, противовирусную, противомалярийную и противоопухолевую активность. Таким образом, решение научной проблемы и соответствующих научных задач, связанных с получением и исследованием физических и химических свойств новых стабильных координационных дикислородных соединений с высокой биологической активностью, подразумевает комбинирование подходов неорганической, органической, физической и координационной химии, которые предполагается реализовать в ходе выполнения данного проекта.

Ожидаемые результаты
В ходе решения научных задач в рамках обозначенной научной проблемы предполагается получение следующих результатов. Будет выполнен синтез элементоорганических соединений элементов 4, 5, 14 и 15 групп содержащих в своем составе гидроксо- или галогенидные лиганды для использования в качестве исходных в реакциях получения координационных соединений с дикислородными лигандами. Будет получен безводный пероксид водорода и его растворы в органических растворителях из пероксогидрата серина для синтеза гидропероксокомплексов и пероксокомплексов. Будут получены соли щелочных металлов для доступных и синтезированных в ходе выполнения проекта органических гидропероксидов, в которых протон гидропероксогруппы замещен на катион щелочного металла, для последующего использования при синтезе координационных соединений. Будет выполнено исследование условий образования координационных соединений дикислорода в реакционной системе методами ЯМР спектроскопии и оптической спектроскопии. Таким образом, будут получены спектральные данные, свидетельствующие о координации дикислородного лиганда с атомом комплексообразователя. Будут выделены в твердом виде и установлено строение координационных соединений p-элементов с гидропероксид-анионами в качестве лигандов в твердом виде, в том числе будет получены монокристаллы, пригодные для исследования методом рентгеноструктурного анализа. Будет определена кристаллическая структура для ряда новых гидропероксокомплексов. Будет исследована возможность получения пероксокомплексов, в которых один атом комплексообразователя координирован с тремя гидропероксогруппами. Будет исследована возможность диспропорционирования исходных гидропероксо- и пероксопроизводных с образованием супероксидных комплексов под действием нагревания или УФ облучения. Для этого предполагается привлечь методы электронного парамагнитного резонанса (ЭПР), оптической спектроскопии и рентгеновской дифракции с целью определения условий для получения систем с максимальной концентрацией супероксидного радикала. Будет исследована возможность образования и выделения дикислородных координационных соединений с пероксомостиковыми лигандами, соединяющими атомы переходного и непереходного элементов с использованием гидропероксидов алкил- и арил- производных р-элементов в качестве исходных соединений. Будут получены координационные соединения элементов 4, 5, 14 и 15 групп периодической системы с органическими пероксидами в качестве лигандов. Синтез будет осуществлен с использованием солей щелочных металлов доступных и синтезированных в ходе выполнения проекта органических гидропероксидов. Будет исследовано влияние природы атома комплексообразователя, числа и природы лигандов в координационной сфере на тип координации органического пероксида и свойства комплекса, в том числе на стабильность полученных соединений. Будет исследована возможность координации пероксогрупп органических пероксидов R-O-O-R’ с элементами 4 и 5 групп, установлен состав, строение и свойства таких координационных соединений. Получение координационных соединений с различными элементами позволит решить проблему стабилизации органических пероксидов. Системы, содержащие исходные и целевые продукты, будут охарактеризованы набором физических и химических методов анализа: спектроскопией ядерного магнитного резонанса (на ядрах 1Н, 13С, 17О, 27Al, 29Si, 77Se, 119Sn, 207Pb и др.), ИК-, КР- и УФ-вид-спектроскопией, дифференциально-сканирующей калориметрией и термогравиметрией, спектроскопией электронного парамагнитного резонанса, рентгенографией порошка, сканирующей электронной микроскопии высокого разрешения, рентгеноструктурным анализом и другими методами. Будут выполнены исследования биологической активности полученных в ходе выполнения проекта координационных соединений с дикислородными лигандами. Для этого синтезированные комплексы будут исследованы на антигельминтную, фунгицидную, противовирусную, противомалярийную и противоопухолевую активность. Будут сделаны выводы о перспективности применения полученных в ходе выполнения проекта координационных соединений дикислорода в качестве биологически активных соединений. Соответствие предполагаемых результатов мировому уровню исследований обосновывается актуальностью научной проблемы, связанной с получением и исследованием физических и химических свойств новых стабильных координационных дикислородных соединений с высокой биологической активностью. Полученные в ходе выполнения проекта данные будут иметь высокую научную значимость не только с точки зрения фундаментальной химии координационных дикислородных соединений, но и возможности практического использования ожидаемых результатов, поскольку будут предложены перспективные соединения с высокой биологической активностью.


 

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ