Нековалентный катализ на основе органических и металлокомплексных доноров галогенных связей как инструмент для перехода к энерго- и ресурсосберегающим процессам

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 20-73-10013

НазваниеНековалентный катализ на основе органических и металлокомплексных доноров галогенных связей как инструмент для перехода к энерго- и ресурсосберегающим процессам

Руководитель Болотин Дмитрий Сергеевич, Доктор химических наук

Организация финансирования, регион федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский государственный университет" , г Санкт-Петербург

Конкурс №50 - Конкурс 2020 года «Проведение исследований научными группами под руководством молодых ученых» Президентской программы исследовательских проектов, реализуемых ведущими учеными, в том числе молодыми учеными

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

Ключевые слова Координационная химия, комплексы платины, галогеновая связь, слабые взаимодействия, межмолекулярные взаимодействия, супрамолекулярная химия, нековалентный катализ, химическая кинетика, механизм реакции, реакционная способность

Код ГРНТИ31.17.29

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ

Аннотация
Проект полностью соответствует Стратеги НТР РФ Н2 (Переход к экологически чистой и ресурсосберегающей энергетике, повышение эффективности добычи и глубокой переработки углеводородного сырья, формирование новых источников, способов транспортировки и хранения энергии), так как направлен на выявление новых органических и металлокомплексных нековалентных катализаторов на основе доноров галогенных связей, эффективных в превращениях органических и координационных субстратов. Результаты исследований, которые планируется провести в рамках этого проекта, не только внесут вклад в понимание фундаментальных аспектов нековалентного катализа, но и позволит перейти к новым каталитическим системам, способствующих получению в мягких условиях (энергоэффективность) и с высокими выходами (ресурсоэффективность) соединений с полезными свойствами, в том числе, из продуктов переработки углеводородного сырья. Научная новизна проекта, с одной стороны, заключается в разработке путей получения и исследовании каталитической активности новых органических и металлокомплексных соединений, включающих в себя фрагменты, выступающие донорами галогенных связей (атомы иода и брома, имеющие области с высоким положительным электростатическим потенциалом – сигма-дырки). Несмотря на то, что за последние десять лет был достигнут некоторый прогресс в понимании закономерностей строения и каталитической активности органических доноров галогенных связей, эта область исследований до сих пор находится на начальном этапе развития и требует обширных научных работ. В то же время, доноры галогенных связей, структуроорбазующим фрагментом которых выступает металлоцентр, на сегодняшний день фактически не изучены и эта область исследований имеет большой потенциал развития. С другой стороны, исследования каталитической активности доноров галогенной связи до сегодняшнего дня проводились лишь на модельных органических реакциях, в то время как влияние на реакционную способность лигандов в комплексах металлов практически не изучалась. Таким образом, этот проект направлен на всестороннее расширение знаний об интенсивно развивающейся в последнее время области нековалентного катализа с участием доноров галогенных связей и в результате позволит рационально планировать синтез и структуру нековалентных катализаторов с заданными свойствами для использования в широком спектре органических и металлокомплексных реакций. Руководитель проекта успешно реализовал предыдущий трёхлетний грант «Проведение исследований научными группами под руководством молодых учёных» (17-73-20004), посвящённый получению гетероциклических соединений и их комплексов, в рамках которого был опубликован обзор в журнале Chemical Reviews и экспериментальные работы в журналах Journal of Catalysis, New Journal of Chemistry и ACS Omega. Этот проект представляет собой логическое развитие проведённых исследований на новом качественном уровне и с расширенным коллективом. Проект будет выполняться на кафедре физической органической химии СПбГУ (заведующий кафедрой акад. Кукушкин В.Ю.), которая имеет всю необходимую инфраструктуру и где есть все необходимые реагенты для проведения настоящего исследования. Несмотря на то, что условием предоставления гранта является публикация 8 статей за 3 года, научный коллектив берёт на себя дополнительные обязательства и планирует опубликовать не менее 10 статей по теме проекта за 3 года. Как и подавляющее большинство предыдущих работ членов научного коллектива, результаты, полученные в рамках работы по данному гранту, планируется публиковать в международных журналах, в том числе в журналах первого квартиля.

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Публикации

1. Юнусова С.Н., Болотин Д.С., Вовк М.А.,Толстой П.М., Кукушкин В.Ю. Tetrabromomethane as an Organic Catalyst: a Kinetic Study of CBr4-Catalyzed Schiff Condensation European Journal of Organic Chemistry, 6763–6769 (год публикации - 2020)
10.1002/ejoc.202001180

2. Юнусова С.Н., Новиков А.С., Солдатова Н.С., Вовк М.А., Болотин Д.С. Iodonium salts as efficient iodine(III)-based noncovalent organocatalysts for Knorr-type reactions RSC Advances, 11, 4576–4583 (год публикации - 2021)
10.1039/d0ra09640g

3. Сысоева А.А., Новиков А.С., Ильин М.В., Суслонов В.В., Болотин Д.С. Predicting the catalytic activity of azolium-based halogen bond donors: an experimentally-verified theoretical study Organic & Biomolecular Chemistry, 19, 7611–7620 (год публикации - 2021)
10.1039/d1ob01158h

4. Ильин М.В., Сысоева А.А., Новиков А.С., Болотин Д.С. Diaryliodoniums as Hybrid Hydrogen- and Halogen-Bond-Donating Organocatalysts for the Groebke–Blackburn–Bienaymé Reaction The Journal of Organic Chemistry, 87, 7, 4569–4579 (год публикации - 2022)
10.1021/acs.joc.1c02885

5. Новиков А.С., Болотин Д.С. Xenon Derivatives as Aerogen Bond-Donating Catalysts for Organic Transformations: A Theoretical Study on the Metaphorical “Spherical Cow in a Vacuum” Provides Insights into Noncovalent Organocatalysis The Journal of Organic Chemistry, На момент создания отчёта имеется только онлайн версия. (год публикации - 2022)
10.1021/acs.joc.2c00680

6. Ильин М.В., Новиков А.С., Болотин Д.С. Sulfonium and Selenonium Salts as Noncovalent Organocatalysts for the Multicomponent Groebke−Blackburn−Bienaymé Reaction The Journal of Organic Chemistry, 87,10199–10207 (год публикации - 2022)
10.1021/acs.joc.2c01141

7. Новиков А.С., Болотин Д.С. Halonium, chalconium, and pnictonium salts as noncovalent organocatalysts: a computational study on relative catalytic activity Organic & Biomolecular Chemistry, 20,7632–7639 (год публикации - 2022)
10.1039/d2ob01415g

8. Полонников Д.А., Ильин М.В., Сафинская Я.В., Алиярова И.С., Новиков А.С., Болотин Д.С. (Pre)association as a crucial step for computational prediction and analysis of the catalytic activity of σ-hole donating organocatalysts Organic Chemistry Frontiers, 10,169–180 (год публикации - 2023)
10.1039/d2qo01648f

9. Сысоева А.А., Новиков А.С., Ильин М.В., Болотин Д.С. Solvent-modulated binding selectivity of reaction substrates to onium-based sigma-hole donors Catalysis Science & Technology, На момент написания отчёта только онлайн-версия (год публикации - 2023)
10.1039/D3CY00071K

Публикации