Новые пинцерные комплексы переходных металлов с лигандами на основе сопряженных органических соединений

В последние годы перед обществом стоит глобальная проблема перехода к экологически устойчивому производству, решение которой во многом связано с использованием (а) катализаторов, позволяющих энерго-эффективное и атом-экономичное проведение многих химических превращений, а также (б) возобновляемых источников энергии. Перспективным направлением хранения электроэнергии, полученной с помощью возобновляемых источников, считается использование водорода, что требует разработки каталитических систем для его химического хранения и эффективного извлечения. С другой стороны, повышение эффективности практически важных органических реакций путем разработки новых каталитических систем не перестает быть актуальной задачей. Эти два направления сочетаются в исследованиях реакций (де)гидрирования различных субстратов, в которых под действием металлокомплексных катализаторов выделяется/активируется молекулярный водород и образуются полезные органические продукты, а активными интермедиатами являются гидриды переходных металлов. Подавляющее большинство работ, посвященных созданию новых катализаторов, традиционно включает варьирование свойств катализатора путем выбора центрального атома металла и модификации "декорирующих" его лигандов, в том числе т.н. "кооперативных" (non-innocent) лигандов, которые участвуют в обратимых химических трансформациях молекулы катализатора в ходе каталитического процесса. При этом недооцененным подходом является создание каталитических систем, в которых электронная система лиганда является фото(электро)химически активной, а соответствующее внешнее энергетическое воздействие на лиганд оказывает влияние на свойства металлоцентра и связи M-H. Важными стадиями реакций (де)гидрирования или восстановления H+ являются перенос протона, гидрид-иона и образования/разрыва Н2. В данном проекте предлагается исследование реакционной способности получаемых новых металлокомплексов, где электронная система лигандов на основе сопряженных органических соединений способна реагировать на внешнее энергетическое воздействие, и свойств связи M-H, способной выступать в качестве источника атома водорода, протона или гидрид-иона в зависимости от реагента-партнера и изменять свои свойства под действием света и при окислении/восстановлении комплекса. Исследования таких модельных стехиометрических реакций для выяснения эффектов металла, лигандного окружения, среды и внешнего энергетического воздействия на реакционную способность металлокомплексов дают ключ к пониманию процессов, проходящих в каталитических условиях. Анализ результатов, полученных в ходе выполнения проекта, позволит выявить взаимосвязи строения лигандов, гидридодонорной способности (основности) металлокомплексов и их реакционной способности в процессах, включающих перенос протона и гидрид-иона или активацию водорода, а также закономерности влияния электро-/фотохимического воздействия. Установление механизмов стехиометрических реакций и каталитических процессов, выявление закономерностей протекания данных реакций и факторов, контролирующих их на молекулярном уровне, имеет фундаментальное и практическое значение, поскольку открывает возможность целенаправленного получения новых высокоэффективных катализаторов. Решение этой задачи актуально как с точки зрения развития фундаментальной науки, так и целого ряда задач Стратегии научно-технологического развития Российской Федерации.