Новое поколение люминесцентных полиядерных комплексов d10-металлов подгруппы меди на основе циклических бис- и теракисфосфинов с хромофорными группами

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 проекта 15-13-30031

НазваниеНовое поколение люминесцентных полиядерных комплексов d10-металлов подгруппы меди на основе циклических бис- и теракисфосфинов с хромофорными группами

Руководитель Карасик Андрей Анатольевич, Доктор химических наук

Организация финансирования, регион Федеральное государственное бюджетное учреждение науки "Федеральный исследовательский центр "Казанский научный центр Российской академии наук" , Республика Татарстан (Татарстан)

Конкурс №9 - Конкурс 2015 года на получение грантов по приоритетному направлению деятельности Российского научного фонда «Проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований с представлением результатов в рамках международной конференции (конгресса)»

Область знания, основной код классификатора 03 - Химия и науки о материалах; 03-102 - Синтез, строение и реакционная способность металло- и элементоорганических соединений

Ключевые слова Циклические бисфосфины, циклические тетракисфосфины, полиядерные комплексы, кластеры меди, кластеры серебра, кластеры золота, люминесценция, сенсоры, наноматериалы

Код ГРНТИ31.21.29

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ

Аннотация
Настоящий проект направлен на создание гомо- и гетерополиядерных комплексов d10-переходных металлов(Cu, Ag, Au) с предорганизованной трехмерной архитектурой, как основы люминесцентных материалов и устройств для аналитических целей. Вопросы создания новых люминесцентных веществ и материалов относятся к наиболее значимым и актуальным вызовам, которые общество ставит перед химической наукой. Неудивительно, что собственно явлению люминесценции посвящен ряд крупных международных конференций: International Conference on Luminescence and Optical Spectroscopy of Condensed Matter, International Conference on Luminescent Detectors and Transformers of Ionizing Radiation, International Conference on Luminescence and Electron Spin Resonance Dating и др. Интересы исследователей других областей химии обуславливают появление на большинстве крупных международных форумов по координационной и элементоорганической химии (например: International Conference on Coordination Chemistry, International Chugaev Conference оn Coordination Chemistry, International Conference On Organometallic Chemistry, International Conference on Phosphorus Chemistry и др.), и по материаловедению и биохимии (например: European Conference on Radiation and Its Effects on Components and Systems; Photovoltaic Specialists Conference; International Conference on Future Biomedical Information Engineering и др.) секций, посвященных созданию или использованию люминесцентных материалов. Актуальной задачей представляется проведение на территории Российской Федерации Международной конференции, связанной с созданием научных основ конструирования новых люминесцентных материалов на базе фосфорорганических соединений, учитывая лидирующие позиции российских ученых в этой области и необходимость широкого обсуждения стоящих проблем и методов их решения. Научные школы для молодых ученых с привлечением крупных российских и зарубежных специалистов позволят сформировать следующие поколения специалистов. Новым подходом к решению проблемы создания новых функциональных люминесцентных материалов представляется использование в качестве структурообразующего мотива гетероциклических бис- и тетракисфосфинов с хромофорными группами у атома фосфора, а в качестве люминесцентных центров – полиядерных комплексов металлов подгруппы меди. Эффективная методология синтеза ключевых циклических соединений аминометилфосфинового ряда, основанная на реакциях ковалентной самосборки в трехкомпонентной системе фосфин-формальдегид-амин, была разработана за последнее десятилетие. Для формирования целевых гомо- и гетерополиядерных комплексов будут реализованы две основные стратегии: 1. Поэтапная сборка с выделением моно- и/или биядерных комплексов, установлением их строения и фотофизических характеристик, с последующим усложнением структуры за счет изменения противоионов, со-лигандов и/или координации с дополнительными атомами металла. Подход позволяет установить ключевые структурные мотивы и выявить наиболее устойчивые системы. 2. Координационная самосборка кластера при одновременном введении всех компонентов в реакционную смесь. Для эффективного использования этого подхода необходимы базовые данные по стехиометрии и структуре финального кластера. В целом в рамках проекта предполагается решить следующие задачи: 1. Исследовать структурообразующие свойства циклических аминометилфосфинов на примерах синтеза их гомо- и гетерополиядерных комплексов металлов подгруппы меди (Cu, Ag, Au) и установить основные структурные мотивы полиядерных комплексов, а также их ключевые фотофизические характеристики. 2. Произвести настройку и модификацию люминесцентных свойств новых систем путем а) изменения характеристик лиганда за счет введения хромофорных; гидро- и липофильных; донорных и акцепторных групп к атомам фосфора и азота; б) варьирования природы со-лигандов и противоионов. 3. Выявить и определить механизм реализации чувствительности фотолюминесценции к различным внешним факторам (наличие специфических малых органических и биоорганических молекул, изменение температуры и т.п.) отвечающих за «переключение» или модификацию люминесцентных свойств для создания основ для получения функциональных материалов, обладающих сенсорными свойствами, или биологических меток. 5. Разработать методы стабилизации и гидрофилизации комплексов, обладающих сенсорной способностью, за счет инкапсулирования в наноразмерные силикатные частицы или мицеллы с полиэлектролитными оболочками. Эти данные лягут в основу создания нового поколения наносенсоров. Создание в результате проекта новых легко настраиваемых люминесцентных систем на базе гетероциклических лигандов, способных формировать трехмерные пространственно-организованные структуры с металлами подгруппы меди, приведет к значительному прорыву, как с точки зрения фундаментальных основ координационной и элементоорганической химии, так и с точки зрения получения перспективных «умных» материалов для инновационной аналитики и технологии. Наиболее значимые достижения проекта будут представлены на специализированной сессии 21ой Международной конференции по химии фосфора, которую (впервые за ее полувековую историю) планируется провести в России в г. Казани. Руководитель проекта проф. Карасик А.А. является одним из ключевых организаторов этой конференции и выступит модератором специализированной сессии, связанной с созданием люминесцентных материалов, а члены трудового коллектива входят в рабочую группу организационного комитета.

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Публикации

1. Карасик А.А., Мусина Э.И., Балуева А.С., Стрельник И.Д., Синяшин О.Г. Luminescent polynuclear copper group metal complexes based on heterocyclic phosphines. 42nd International Conference on Coordination Chemistry, July 3-8 2016, Brest, France. Oral Communications. Abstract Book., p.491 (год публикации - 2016)

2. Мусин Л.И., Мусина Э.И., Карасик А.А., Криволапов Д.Б., Синяшин О.Г. New 18-membered tetrakisphosphine macrocycle and its derivatives. XXI Международная конференция по фосфорной химии (Казань, 2016): тезисы докладов, p.215 (год публикации - 2016)

3. Стрельник И.Д., Даянова И.Р., Мусина Э.И., Карасик А.А., Синяшин О.Г. Novel functionalized 1,5-diaza-3,7-diphosphacyclooctanes. XXI Международная конференция по фосфорной химии (Казань, 2016): тезисы докладов, p.167 (год публикации - 2016)

4. Шамсутдинова Н.А., Стрельник И.Д., Мусина Э.И., Герасимова Т.П., Кацюба С.А., Бабаев В.М., Криволапов Д.Б., Литвинов И.А., Мустафина А.Р., Карасик А.А., Синяшин О.Г. «Host–guest» binding of a luminescent dinuclear Au(I) complex based on cyclic diphosphine with organic substrates as a reason for luminescence tuneability New Journal of Chemistry, V. 40, N 11, pp. 9853-9861 (год публикации - 2016)
10.1039/c6nj02277d

5. Мусин Л.И., Мусина Э.И., Криволапов Д.Б., Карасик А.А., Синяшин О.Г. New 18-membered tetrakisphosphine macrocycle and its derivatives Phosphorus, Sulfur, and Silicon and the Related Elements, V. 191, N 11-12, pp. 1591-1592 (год публикации - 2016)
10.1080/10426507.2016.1216424

6. Мусина Э.И., Виттманн Т.И., Добрынин А.Б., Леннеке П., Хей-Хоккинс Е., Карасик А.А., Синяшин О.Г. Macrocyclic tetrakis-phosphines and their copper(I) complexes. PURE AND APPLIED CHEMISTRY, ом 89 Выпуск 3 Стр. 331-339 (год публикации - 2017)
10.1515/pac-2016-1013

7. Николаева Ю.А., Балуева А.С., Мусина Э.И., Карасик А.А., Синяшин О.Г. New P,N-containing cyclophanes with exocyclic pyridyl-containing substituents on phosphorus atoms. Макрогетероциклы, Т.8, Вып. 4, с. 402-408 (год публикации - 2015)
10.6060/mhc150976b

8. Карасик А.А., Стрельник И.Д., Мусина Э.И., Николаева Ю.А., Балуева А.С. Новое поколение люминесцентных полиядерных комплексов металлов подгруппы меди на основе циклических бис- и тетракисфосфинов с хромофорными группами Научная конференция грантодержателей РНФ «Фундаментальные химические исследования XXI-го века» 20-24 ноября 2016 г Москва, Россия, Сборник Тезисов, 2016, С. 170-171 (год публикации - 2016)

9. Стрельник И.Д., Даянова И.Р., Криволапов Д.Б., Литвинов И.А., Мусина Э.И., Карасик А.А., Синяшин О.Г. Unpredicted concurrency between P,P-chelate and P,P-bridge coordination modes of 1,5-diR-3,7-di(pyridine-2-yl)-1,5-diaza-3,7-diphosphacyclooctane ligands in copper(I) complexes. POLYHEDRON, том 139, с. 1 - 6 (год публикации - 2018)
10.1016/j.poly.2017.09.047

10. Мусин Л.И., Мусина Э.И., Карасик А.А., Криволапов Д.Б., Синяшин О.Г. Cинтез нового несимметричного шестичленного циклического аминометилфосфина. Кластер конференций по органической химии «Оргхим-2016», Санкт-Петербург (пос.Репино), 27 июня – 01июля 2016 г. Тезисы докладов., с.786 (год публикации - 2016)

11. Стрельник И.Д., Даянова И.Р., Мусина Э.И., Карасик А.А., Синяшин О.Г. Novel functionalized 1,5-diaza-3,7-diphosphacyclooctanes. Phosphorus, Sulfur, and Silicon and the Related Elements, V. 191, N. 11-12, pp. 1515-1517 (год публикации - 2016)
10.1080/10426507.2016.1212345

12. Николаева Ю.А., Балуева А.С., Криволапов Д.Б., Мусина Э.И., Карасик А.А., Синяшин О.Г. Металлокомплексы P,N-содержащих циклофанов различного размера и строения. Кластер конференций по органической химии «Оргхим-2016», Санкт-Петербург (пос.Репино), 27 июня – 01июля 2016 г. Тезисы докладов., с.788 (год публикации - 2016)

13. Стрельник И.Д., Гуржий В.В., Сизов В.В., Мусина Э.И., Карасик А.А., Туник С.П., Грачева Е.В. A stimuli-responsive Au(I) complex based on an aminomethylphosphine template: synthesis, crystalline phases and luminescence properties CrystEngComm, V. 18, N 39, pp.7629-7635 (год публикации - 2016)
10.1039/c6ce01272h

14. Елистратова Ю.Г., Стрельник И.Д., Брылев К.А., Шестопалов М.А., Герасимова Т.П., Бабаев В.М., Холин К.В., Добрынин А.Б., Мусина Э.И., Кацюба С.А., Мустафина А.Р., Карасик А.А., Синяшин О.Г. Novel water soluble cationic Au(I) complexes with cyclic PNNP ligand as building blocks for heterometallic supramolecular assemblies with anionic hexarhenium cluster units Journal of Luminescence (год публикации - 2017)
10.1016/j.jlumin.2017.11.041

15. Карасик А.А., Мусина Э.И., Балуева А.С., Стрельник И.Д., Синяшин О.Г. Cyclic aminomethylphosphines as ligands. Rational design and unpredicted findings PURE AND APPLIED CHEMISTRY, Том 89 Выпуск 3 Стр. 293-309 (год публикации - 2017)
10.1515/pac-2016-1022

16. Карасик А.А. Сyclic aminomethyl-phosphines as ligands. Balancing between rational design and unpredicted findings XXI Международная конференция по фосфорной химии (Казань, 2016): тезисы докладов, c. 10 (год публикации - 2016)

17. Стрельник И.Д., Мусина Э.И., Игнатьева С.Н., Балуева А.С., Герасимова Т.П., Кацюба С.А., Криволапов Д.Б., Добрынин А.Б., Баннварт К., Гримме С., Колесников И.Е., Карасик А.А., Синяшин О.Г. Pyridyl Containing 1,5-Diaza-3,7-diphosphacyclooctanes as Bridging Ligands for Dinuclear Copper(I) Complexes ZEITSCHRIFT FUR ANORGANISCHE UND ALLGEMEINE CHEMIE, Том: 643 Выпуск: 14 Стр.: 895-902 (год публикации - 2017)
10.1002/zaac.201700049

18. Стрельник И.Д., Мусина Э.И.,Грачева Е.В., Карасик А.А., Синяшин О.Г. Luminescent copper(I) and gold(I) complexes of 1,5-diaza-3,7-diphosphacyclooctanes. XXI Международная конференция по фосфорной химии (Казань, 2016): тезисы докладов, с.87 (год публикации - 2016)

19. Николаева Ю.А., Балуева А.С., Криволапов Д.Б., Мусина Э.И., Карасик А.А., Синяшин О.Г. Complexes of P-pyridylethyl substituted P,N-containing cyclophanes with gold (I) and copper (I) halides. XXI Международная конференция по фосфорной химии (Казань, 2016): тезисы докладов, c.173 (год публикации - 2016)

20. Мусина Э.И., Стрельник И.Д., Шамсутдинова Н.А., Мустафина А.Р., Карасик А.А., Синяшин О.Г. Luminescense solvatochromism of Au(I) complexes of 1,5-diaza-3,7-diphosphacyclooctanes. 42nd International Conference on Coordination Chemistry, July 3-8 2016, Brest, France. Poster Communications. Abstract Book., p.204 (год публикации - 2016)

21. Николаева Ю.А., Балуева А.С., Криволапов Д.Б., Мусина Э.И., Карасик А.А., Синяшин О.Г. Комплексы P,N-содержащих циклофанов с хлоридом золота (I). XX Менделеевский съезд по общей и прикладной химии. 26-30 сентября 2016. Екатеринбург. Тезисы докладов в пяти томах. Том 1 «Фундаментальные проблемы химической науки», с.280 (год публикации - 2016)

22. Мусина Э.И., Шамсиева А.В., Криволапов Д.Б., Мусин Л.И., Карасик А.А. First Representatives of AuI Complexes of P,N-Containing Bicyclo[7.7.5]henicosane Макрогетероциклы/Macroheterocycles, V.9, N 1, pp. 46-49 (год публикации - 2016)
10.6060/mhc151195m

23. Карасик А.А., Мусина Э.И., Балуева А.С., Стрельник И.Д., Синяшин О.Г. Полиядерные комплексы металлов подгруппы меди с циклическими фосфиноаминопиридинами. XX Менделеевский съезд по общей и прикладной химии. 26-30 сентября 2016. Екатеринбург. Тезисы докладов в пяти томах. Том 1 «Фундаментальные проблемы химической науки», с.79 (год публикации - 2016)

24. Стрельник И.Д., Мусина Э. И., Грачова Е.В., Карасик А.А., Синяшин О.Г. Luminescent copper(I) and gold(I) complexes of 1,5-diaza-3,7-diphosphacyclooctanes Phosphorus, Sulfur, and Silicon and the Related Elements, V. 191, N 11-12, pp. 1518-1519 (год публикации - 2016)
10.1080/10426507. 2016.1212346

Публикации