Тема № 44.1. Химическое конструирование новых координационных соединений и гибридных материалов на их основе.

Цель научно-исследовательской работы заключается в синтезе и изучении химической структуры и свойств координационных и кластерных соединений, в том числе новых, разработке и масштабировании оптимальных подходов к их получению, оценке перспектив практического использования координационных соединений для создания на их основе функциональных материалов (в том числе гибридных), обладающих оптическими, люминесцентными, электромагнитными, фотосенсорными, фотовольтаическими свойствами, а также биологической и каталитической активностью. В рамках НИР эта цель предполагает проведение исследований, направленных на получение гомо- и гетерометаллических соединений d-s, d-d и d-4f для получения функциональных материалов, материалов литий-ионного аккумулятора, динамических переключаемых материалов; синтез новых координационных соединений, включая ацилгидразоны, комплексы с нитропроизводными ароматических лигандов, координационные полимеры d-металлов с анионами дикарбоновых кислот; разработку научных основ для создания новых фармакологически активных субстанций; исследование процесса коллоидного синтеза наночастиц смешанного катионного и анионного состава, полностью неорганических наночастиц, люминесцентных свойств, устойчивости и реакционной способности полученных соединений; установление закономерностей синтеза новых комплексов переходных металлов никеля, платины и рения, содержащие алкильные, арильные, карбеновые лиганды; создание новых материалов на основе оксида графена и комплексов переходных металлов, их использование в качестве гетерогенных катализаторов; разработку лабораторных методов синтеза гетерометаллических комплексов на основе благородных металлов с заданным элементным составом (в том числе соотношением благородного и неблагородного металла, благородного и второго благородного металла) для получения соединений, а затем материалов и нанообъектов заданного на молекулярном уровне элементного состава с последующим изучением каталитических свойств полученных с их помощью нанесенных катализаторов; разработку подходов к направленному получению новых координационных соединений переходных металлов с гетероциклическими лигандами, обладающих перспективными физико-химическими свойствами. Химическое конструирование новых координационных соединений и гибридных материалов на их основе – актуальное современное научное направление, которое стремительно развивается в настоящее время. Разработка новых подходов к созданию новых координационных соединений, изучение их химического строения и физико-химических характеристик, анализ их реакционной способности открывают широкие возможности для получения новых функциональных материалов, имеющих важное прикладное значение. В рамках данной работы будут проведены исследования, связанные с решением актуальных проблем в области химии координационных соединений. Комплексы переходных и постпереходных металлов с неорганическими и особенно органическими лигандами демонстрируют огромное разнообразие структур и сочетаний практически важных свойств. Они рассматриваются как перспективные функциональные материалы с широким кругом практически важных свойств: люминесцентными, магнитными, каталитическими, сорбционными. Большое количество работ посвящено биологически активным координационным соединениям, ряд которых уже доказал свою уникальность и важность. Ключевым направлением развития высокопроизводительных вычислительных систем является миниатюризация всех компонентов логического устройства. Перспективным решением этой задачи является переход от объемных неорганических материалов к молекулярным, где одна молекула способна хранить 1 бит информации. Гетерометаллические соединения используются как прекурсоры оксидных и других функциональных материалов, в том числе катодные материалы литий-ионных аккумуляторов, в производстве которых пока много не решенных проблем. Создание элементоорганических комплексов, содержащих N-гетероциклические карбены, является важной задачей, поскольку они зарекомендовали себя в качестве удобных предшественников гомогенных и гетерогенных катализаторов. Непрерывно растущее количество применений новых материалов на основе графена и его оксида обеспечивает актуальность исследованиям, связанным с изучением их реакционной способности. В данной работе мы планируем использовать углеродные материалы в качестве лигандов по отношению к элементоорганическим соединениям для создания новых веществ на их основе. Координационные соединения платины и металлов платиновой группы – высокоэффективные гомогенные катализаторы и предшественники нанесенных катализаторов во многих промышленных химических реакциях и тонком органическом синтезе. В большинстве случаев исходным материалом для синтеза являются относительно доступные хлорсодержащие PdCl2 или H2[PtCl6], однако более перспективные для каталитических применений карбоксилатные комплексы доступны лишь для палладия, в то время как для платины даже простейшие, например, нитратные соединения представляют собой системы, достоверно изученные лишь в недавнее время. С учетом широко известного синергетического эффекта при введении в состав каталитически активного материала второго металла (повышение эффективности реакции, снижение температуры процесса, увеличение выхода и селективности, а также улучшение технико-экономических показателей в целом) практический и исследовательский интерес представляет разработка методов синтеза катионно-анионных комплексов различного состава, пригодных для практического использования. Развитие современных технологий напрямую связано с получением новых химических соединений и материалов на их основе. Координационные соединения переходных металлов являются удобными химическими соединениями, так как их свойства (оптические, электрические, каталитические, биомедицинские, фотофизические) можно настраивать как за счет варьирования природы центрального металла комплексообразователя, так и за счет функционализации лигандов. Гетероциклические лиганды, в том числе макроциклические при этом занимают особое место в координационной химии, так как благодаря своей структуре образуют комплексы с большей частью элементов периодической системы. Дальнейшую настройку свойств материалов на основе комплексов переходных металлов с макрогетероциклическими лигандами можно осуществлять за счет супрамолекулярной сборки компонентов в ансамбли различной структуры, либо за счет связывания с другими неорганическими объектами. В связи с этим разработка новых координационных соединений данных классов остается актуальной.