КАРТОЧКА ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
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 22-73-00267

НазваниеРазработка новых дитопных лигандов в качестве мультипараметрических сенсоров на катионы металлов

РуководительТокарев Сергей Дмитриевич, Кандидат химических наук

Организация финансирования, регион федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт элементоорганических соединений им. А.Н.Несмеянова Российской академии наук, г Москва

Период выполнения при поддержке РНФ 07.2022 - 06.2024 

Конкурс№70 - Конкурс 2022 года «Проведение инициативных исследований молодыми учеными» Президентской программы исследовательских проектов, реализуемых ведущими учеными, в том числе молодыми учеными.

Область знания, основной код классификатора 03 - Химия и науки о материалах, 03-405 - Наноструктуры и кластеры. Супрамолекулярная химия. Коллоидные системы.

Ключевые словаСупрамолекулярная химия, комплексообразование, краун-эфиры, сенсоры, оптическая спектроскопия, электрохимия, люминесценция, гибридные органо-неорганические материалы, катионный анализ, газовые сенсоры

Код ГРНТИ31.21.29

 

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ

Аннотация
Химические сенсоры используются в качестве аналитических инструментов во многих фундаментальных областях науки и техники: в медицине, биологии, на производственных и добывающих предприятиях. На Конференции ООН по вопросам изменения климата в Глазго в 2021 г. делегаты подписали «Климатический пакт Глазго» устанавливающий новые и пересматривающий старые договоренности стран по экстренному предотвращению антропогенных изменений климата. Широкий мониторинг экологической ситуации потребует большого количества разнообразных сенсорных устройств. Одно из направлений в разработке современных хемосенсоров – создание мультипараметрических матричных устройств. Такие устройства состоят из набора низкоспецифичных сенсоров, способных взаимодействовать со многими аналитами, каждый из сенсоров различается по структуре рецепторного фрагмента. Важно, что каждый элемент по отдельности не обязательно должен проявлять высокую селективность по отношению к тому или иному субстрату. Поскольку каждый элемент продуцирует свой уникальный оптический отклик, то регистрируемый в процессе анализа множественный сигнал от всей матрицы является высокоспецифичным для данного субстрата подобно тому, как отпечатки пальцев специфичны для каждого человека. Для мультисенсорных систем важным этапом является подбор ряда чувствительных молекул. Несмотря на отсутствие требований высокой селективности, в ряду сенсорных молекул должны наблюдаться различия в избирательности и физико-химических откликах на связывание аналитов. Именно разнообразие физико-химических откликов при координации обеспечивает универсальность таких сенсоров. Поэтому разработка новых классов рецепторных молекул с различными по природе центрами связывания и максимально широким набором физико-химических откликов является актуальной научной и технологически значимой задачей, на которую и направлен Проект. В Проекте предлагается разработка оригинальных органических молекул, которые могут быть использованы в составе таких мультипараметрических сенсоров. В плане работ заложен синтез новых соединений, доказательство их структуры, исследование базовых физико-химических и сенсорных свойств, а также тестирование в модельных экспериментах и отбор наиболее подходящих кандидатов для современных мультипараметрических детекторов.

Ожидаемые результаты
Решение задач Проекта позволит с использованием модульного принципа проводить отбор наиболее оптимальных сочетаний рецепторов и хромофоров с целью получения линейки сенсоров с близкими оптическими/электрохимическими характеристиками, но различающимися характеристиками селективности комплексообразования. Конечной целью проекта является получение материалов (полимерных мембран, носителей, полупроводников), модифицированных сенсорными молекулами и их тестирование в условиях, приближенных к реальным. Результаты проведенных исследований послужат отправной точкой для создания мультикомпонентных флуоресцентных/электрохимических матриц в будущем. Следует подчеркнуть, что данная задача не может быть полностью выполнена в рамках одного двухгодичного проекта, поскольку для этого требуется оптимизация технологии изготовления матрицы, подбор условий детектирования, возможно, сборка специализированных систем детекции в лаборатории и написание программ с применением хемометрических алгоритмов анализа данных. Однако, данное исследование может положить основу создания массива сенсоров для использования в аналитических оптических и электрохимических устройствах.

 

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Аннотация результатов, полученных в 2022 году
В ходе выполнения работ на первом этапе проекта усилия коллектива были сосредоточены в области органического синтеза серии ди- и политопных лигандов. Получены целевые соединения, включающие фрагменты 1,10-фенантролина и азадитиа-15-краун-5 эфир или дитиа-18-краун-6 эфир. Краун-эфиры различаются составом гетероатомов и размером макроцикла, что обеспечивает отличия в оптических свойствах и различное сродство к катионам металлов. Также отработаны методы получения полупродуктов для целевых лигандов, содержащих полиазакраун эфиры различныхз размеров. Дополнительно получен лиганд, включающий атом азота пиридина вместо краун-эфира, а также его рутениевый (II) комплекс. Изучение их взаимодействия с катионами металлов позволит лучше интерпретировать данные по координации металлов основными лигандами. Для полученных дитопных лигандов методами спектрофотометрического и люминесцентного титрования изучено взаимодействие с катионами переходных металлов, сделано обоснованное предположение о составе комплексов в зависимости от катиона металла и рассчитаны константы их устойчивости.

 

Публикации