​Объединенный коллектив ученых-химиков из Томского политехнического университета и Санкт-Петербургского государственного университета открыл новый способ управления селективностью органических реакций через невалентные взаимодействия. Вопрос является одним из важнейших в органической химии и соответствует принципам «зеленой» химии. Исследователи использовали эффекты малопрочных невалентных взаимодействий. Средой для реакций был не раствор — исходные вещества ученые использовали в порошкообразном виде. Исследование носит фундаментальный характер, однако авторы работы считают, что обнаруженный способ в перспективе поможет быть применен для создания нового поколения материалов, включая высокоселективные сорбенты и материалы с управляемыми свойствами. Статья по теме исследования была опубликована в журнале Королевского химического общества Organic Chemistry Frontiers (IF: 5,155; Q1). 

​«В органической химии существует краеугольное понятие селективности реакций. По сути дела, это процесс управления поведением компонентов реакции на молекулярном уровне. Дело в том, что реакции между несколькими органическими соединениями могут протекать в разных направлениях, их может быть два, но могут быть и десятки. 

От направления, по которому прошла реакция, зависит, какой целевой продукт и в каком количестве вы получите в конечном итоге. Чем больше таких вариаций, тем селективность ниже, и количество того продукта, который вам нужен, меньше. Именно поэтому ученые постоянно разрабатывают новые методы и реагенты, которые позволяют получить нужный продукт в максимально короткое время и в максимально простых условиях, то есть, как говорят химики, с максимальной селективностью. 

Мы предположили, что управлять селективностью можно с помощью изменения реакционной среды и использования невалентных связей», — поясняет один из авторов статьи, доцент Исследовательской школы химических и биомедицинских технологий ТПУ Павел Постников

«Томский политех — ведущий российский центр исследований в области химии гипервалентного иода — высокореакционноспособных реагентов органического синтеза. В текущем исследовании ученые проводили эксперименты с иодониевыми солями — одним из наиболее популярных «кирпичиков» в построении соединений, проявляющих тот или иной тип биологической активности. Иодониевые соли активно используются в органическом синтезе, и, в частности, они являются прекурсорами для получения препаратов для радионуклидной диагностики онкологических заболеваний», — поясняет руководитель направления и автор статьи профессор ТПУ Мехман Юсубов.​ 

В свою очередь химики Санкт-Петербургского госуниверситета — группа ученых под руководством академика РАН Вадима Кукушкина — один из ведущих российских коллективов в области химии неклассических невалентных взаимодействий. Именно объединение двух направлений позволило добиться данных результатов. 

«Традиционно реакции в органической химии проводят в растворах. Мы предположили, что в твердой фазе, когда все исходные вещества находятся в структурированном состоянии, реакция может идти по-другому, так как в твердой фазе материя преорганизуется особым образом. И мы обнаружили, что иодониевые соли в таком случае способны образовывать так называемые невалентные взаимодействия. Это очень слабая связь — по сравнению с классической ковалентной связью — между молекулами. В данном случае именно невалентные связи направили течение реакции в другом направлении, и были получены иные целевые соединения, по сравнению с тем, что могли бы быть получены в растворе»,​ — отмечает один из авторов статьи, постдок СпбГУ Наталья Солдатова

По словам ученых-химиков, с одной стороны, в этой работе им удалось продемонстрировать, что не всегда стоит стремиться проводить реакцию в растворе. Так как в твердой фазе она может протекать в другом направлении, а значит, и с получением других конечных продуктов. 

«Второй момент: мы обнаружили, что непосредственно на это очень сильно влияют невалентные взаимодействия. Это важно потому, что классическая органическая химия всегда строилась на прочных ковалентных связях. Развитие химии невалентных взаимодействий и способов управления реакцией с их помощью открывает широкий простор для создания новых материалов. Именно создание новых материалов на основе невалентных соединений и станет развитием исследования», — говорит Павел Постников. 

Исследование поддержано грантом Российского научного фонда. 

Источники

Новый способ изменения направления реакций разработал объединенный коллектив томских и питерских ученых-химиков
Томский политехнический университет (tpu.ru), 17/08/2020
Томские и питерские химики нашли новый способ изменять направление реакций в органической химии
News-Life (news-life.pro), 17/08/2020
Томские и питерские химики нашли новый способ изменять направление реакций в органической химии
Energyland.info, 17/08/2020
Российские химики научились менять направление реакций
Поиск (poisknews.ru), 17/08/2020
Новый способ изменения направления реакций разработал объединенный коллектив томских и питерских ученых-химиков
Informio.ru, 18/08/2020
Новый способ изменять направление реакций нашли томские и питерские химики
Научная Россия (scientificrussia.ru), 18/08/2020
Новый способ изменять направление реакций нашли томские и питерские химики
Город финансов (gorodfinansov.ru), 19/08/2020
Новый способ изменения направления реакций разработал объединенный коллектив томских и питерских ученых-химиков
Российский научный фонд (рнф.рф), 19/08/2020
Новый способ изменения направления реакций разработал объединенный коллектив томских и питерских ученых-химиков
Российский научный фонд (rscf.ru), 19/08/2020
Новый способ изменять направление реакций нашли томские и питерские химики
Nanonewsnet.ru, 20/08/2020

Похожие новости

  • 27/07/2020

    Нанокерамика томских учёных продлит жизнь аппаратам ИВЛ

    Подшипники, служащие десятилетиями, будут производить физики Томского госуниверситета (ТГУ), уже есть предварительные договоренности об использовании их в составе отечественных аппаратов ИВЛ и авиакосмической техники.
    550
  • 30/06/2020

    Названы лучшие российские вузы в предметных рейтингах

    Национальный исследовательский ядерный университет "МИФИ" стал 42-м в мире и лучшим из российских вузов в предметом рейтинге агентства RUR по естественным наукам, а университет ИТМО – по техническим, став 92-м в мире, сообщили РИА Новости организаторы рейтинга.
    1664
  • 13/02/2018

    Ученые придали графену свойства «магнитного золота»

    ​Ученые модифицировали графен и наделили его свойствами кобальта и золота - магнетизмом и спин-орбитальным взаимодействием. Разработка поможет усовершенствовать квантовые компьютеры. Результаты исследования международного коллектива с участием российских ученых из СПбГУ и ТГУ опубликованы в журнале Nano Letters.
    1010
  • 28/03/2019

    Китайские и российские ученые изобрели уникальный маскировочный материал

    Уникальный маскировочный материал на основе оксида железа получили из обычных водопроводных труб ученые Томского политехнического университета. Разработчики уверены, что в будущем это покрытие очень пригодится военным — с его помощью можно сделать невидимой для радаров любую технику.
    568
  • 31/07/2020

    Томские химики масштабируют технологию получения соды для производства стекла в Новосибирске

    ​​​Химики Томского политехнического университета примут участие в проекте по организации производства соды мощностью в 50 тысяч тонн в год на базе новосибирского предприятия ООО «Сибирское стекло» — одного из крупнейших в России производителей стеклотары.
    509
  • 26/08/2016

    Российские и немецкие ученые разрабатывают молекулярные переключатели для электроники

    ​Физики из Томского госуниверситета (ТГУ). а также их коллеги из Германии, работают над изучением новых свойств органики, наблюдаемых при взаимодействии органических молекул с металлом. Перспективное исследование, как отмечают его авторы, найдет применение в молекулярной электронике будущего.
    2276
  • 17/03/2017

    Ученые ТГУ предложили свой способ снижения веса самолетов

    Ученые Томского государственного университета разработали специализированное покрытие, благодаря которому на 30 и более процентов можно уменьшить вес летательных аппаратов. Созданная в ТГУ технология не имеет в России аналогов и позволит снизить расходы на запуск и эксплуатацию аэрокосмической техники.
    1891
  • 03/01/2019

    Обнаружены особенности образования соединений, мешающих добыче нефти и газа

    ​​Ученые из Института неорганической химии имени А.В. Николаева Сибирского отделения Российской академии наук (ИНХ СО РАН) исследовали реакцию образования кристаллических соединений воды и газа (газовых гидратов) с метастабильной (неустойчивой) структурой.
    1773
  • 16/07/2020

    Новый материал может генерировать водород из соленой и загрязненной воды

    ​Ученые Томского политехнического университета совместно с исследователями из Чехии разработали новый двумерный материал для получения водорода — основы альтернативной энергетики. Материал эффективно генерирует молекулы водорода из пресной, соленой и загрязненной воды под действием солнечного света.
    702
  • 07/09/2020

    Томские химики запустили первое в России производство антипиренов

    Компания «Новохим», Инжиниринговый химико-технологический центр и лаборатория органического синтеза ТГУ разработали первые антигорючие вещества отечественного производства. Количество заказчиков на данные продукты уже исчисляется десятками.
    356