Катализатор связывает бор и азот.
Ученые разработали новый способ образования химической связи между бором и азотом с помощью катализаторов, позволяющих управлять быстрыми и непредсказуемыми реакциями активных азотсодержащих частиц. Это открытие предоставляет исследователям инструмент для создания молекул, светящихся в темноте, используемых в биохимических сенсорах и полимерной электронике. поддержанного грантом Российского научного фонда, опубликованы в журнале Chemical Science.
Большинство химических материалов построены в основном из атомов углерода. Однако бор и азот — соседи углерода по периодической таблице Менделеева — могут выступать альтернативными «строительными блоками» для новых соединений. Связи между бором и азотом выполняют в молекулах ту же структурную роль, что и связи между атомами углерода, но обладают важным отличием: они более полярны и легче вступают в химические реакции. Поэтому такие соединения широко применяются для создания различных материалов, от прочной высокотемпературной керамики до гибкой полимерной электроники. Однако существовало всего два общих метода образования связи бор-азот, что сильно ограничивало разнообразие доступных для синтеза молекул.
Химики из Института элементоорганических соединений имени А.Н. Несмеянова РАН (Москва) предложили Новый способ позволяет установить связь между азотом и бором в органических молекулах. Для этого авторы использовали нитрены — активные частицы с атомом азота — и соединения с атомами бора. Высокая реакционная способность нитренов позволяет «встроить» их в связь между бором и водородом, изменяя химические свойства всей молекулы. Аналогия: добавление нового слова в предложение меняет его смысл.
Скорость взаимодействия нитренов с молекулами, содержащими бор, оказалась очень высокой. Чтобы контролировать процесс и предотвратить образование сложной смеси продуктов, ученые применили катализатор, направляющий энергию молекул в нужном направлении. Авторы протестировали более сорока различных катализаторов, прежде чем обнаружили, что комплексы рутения и родия с аминокислотами справляются с задачей наилучшим образом.
Новая реакция может быть полезным инструментом для химиков-синтетиков.
Она позволяет соединять органические соединения с атомами бора с разнообразными азотсодержащими молекулами, в том числе природными и биологически активными. Этот подход можно использовать для создания ярких флуоресцентных меток для биохимических исследований или материалов для гибкой органической электроники. В будущем мы нацелены на повышение термо- и химстойкости амидоборанов. Полученные вещества пока обладают достаточной стабильностью для изучения их практической применимости. Руководитель проекта, поддержанного грантом РНФ, Дмитрий Перекалин, доктор химических наук, заведующий лабораторией металлоорганических соединений ИНЭОС РАН, рассказывает.
Пресс-служба Российского научного фонда предоставила информацию и фото.