1,2,5-Халькогенадиазолы – доноры халькогеновой связи для молекулярного распознавания и сенсорики

Основная задача проекта – исследование процесса образования и свойств комплексов определенной группы элементорганических соединений (1,2,5-халькогенадиазолов) с донорами электронной плотности (основаниями Льюиса), построенных на вторичных связывающих взаимодействиях, в данном случае на «халькогеновых связях». Образование таких связей рассматривается как инструмент для разработки новых рецепторов и сенсоров для оснований Льюиса. Вторичные связывающие взаимодействия (водородные, аэрогеновые, галогеновые, халькогеновые, пниктогеновые, тетральные и триальные связи) в последние годы привлекают большой интерес в связи с их ролью в построении кристаллических фаз соединений элементов главных подгрупп и влиянии на свойства этих соединений как в твердом виде, так и в растворе, а также участии в различных биологических процессах. При этом если роль водородных связей известна достаточно давно, то остальные указанные взаимодействия привлекли внимание лишь сравнительно недавно. Из приведенного выше списка помимо водородных связей галогеновые связи изучены наиболее детально, в то время как остальные виды взаимодействий изучены гораздо хуже. В настоящем проекте основное внимание уделено халькогеновой связи. Научная новизна исследования обусловлена тем, что в целом халькогеновые связи изучены довольно слабо, и тем более слабо изучено влияние халькогеновой связи на физические свойства обсуждаемых соединений. Актуальность данной проблемы не вызывает сомнения, поскольку отражена уровнем публикаций в высокорейтинговых журналах. Кроме того, работы автора по теме проекта регулярно цитируются западными авторами. Образование вторичных связывающих взаимодействий объясняют посредством концепции «σ-дырок» (σ-holes), т.е. областей положительного электростатического потенциала на изоэлектронной поверхности молекулы. Эти области располагаются на продолжении противолежащий связей и привлекают электронодорные частицы (основания Льюиса). Выбранные объекты – 1,2,5-халькогенадиазолы представляют собой прекрасную платформу как для изучения самого явления халькогеновой связи, поскольку позволяют варьировать в широких пределах молекулярную структуру и следовательно характер σ-дырок и способность к образованию этих связей; а также для разработки применений, в частности в области рецепции и сенсорики. Предполагаемые методы включают синтез серии комплексов нескольких 1,2,5-халькогенадиазолов с основаниями Льюиса, получение кристаллических фаз этих комплексов и определение их строения методом РСА, экспериментальное и теоретическое изучение комплексов спектральными методами (ЯМР спектроскопия и спектроскопия электронного поглощения и испускания) и методами квантовой химии (DFT, QTAIM, NBO): оптимизация геометрии, анализ энергетики связывания, расчет спектров. Ожидаемые результаты – получение серии комплексов халькогенадиазолов с основаниями Льюиса; детальное изучение их кристаллических упаковок, строения и свойств; разработка подходов к созданию селективных рецепторов и сенсоров оснований Льюиса.