Проект направлен на решение одной из фундаментальных проблем современной координационной химии и материаловедения – синтез, исследование структуры и устойчивости донорно-акцепторных комплексов р-элементов. Поскольку свойства материалов определяются их составом и структурой, то синтез и исследование структуры новых соединений является актуальной задачей как с научной, так и с прикладной точек зрения. В качестве объекта исследования в настоящем проекте выбраны молекулярные и ионные комплексы p-элементов с моно- и полидентатными азотсодержащими донорами.
В ходе проекта будут решаться следующие задачи:
3) Установление структурных характеристик молекулярных и ионных комплексов р-элементов с моно- и полидентатными азотсодержащими лигандами.
4) Квантово-химические расчеты структурных и энергетических характеристик комплексов в газовой фазе.
Проект сочетает экспериментальные методы (синтез, характеризация соединений методами РФА, ЯМР и ИК-спектроскопии, установление структуры методом РСА монокристаллов, масс-спектрометрическое исследование) и квантово-химические расчеты (расчет структурных и термодинамических характеристик комплексов в газовой фазе, анализ природы связи в исследуемых соединениях).
Достижимость решения поставленных задач и возможность получения заявленных результатов обусловлена наличием необходимого оборудования либо непосредственно в распоряжении руководителя проекта, либо в ресурсных центрах СПбГУ, а также на опыте работы руководителя.
В последние годы большое число работ в области донорно-акцепторного взаимодействия посвящено синтезу и исследованию как металлорганических координационных полимеров (MOF) (Coord. Chem. Rev. 2022, 452, 214301; Coord. Chem. Rev. 2017, 335, 1) так и слабых донорно-акцепторных взаимодействий, включающих атомы р-элементов, которые в современной научной литературе часто называются нековалентными взаимодействиями (галогенные, халькогенные, пниктогенные, тетрельные связи) (Coord. Chem. Rev. 2026, 552, 217515; Coord. Chem. Rev. 2026, 549, 217374). Следует отметить, что большинство структур MOF p-элементов и комплексов с нековалентыми связями было установлено в последние десять лет, что свидетельствует о росте интереса научного сообщества к указанной теме.
В проекте предлагается комплексный подход, сочетающий экспериментальные исследования и современные квантово-химические расчётные методы.
Синтез комплексов будет осуществлён как прямым взаимодействием стехиометрических количеств компонентов в цельнопаянных вакуумированных стеклянных системах, так осаждением из неводных растворителей. Рост монокристаллов будет осуществлён либо сублимацией комплекса в вакууме в запаянной стеклянной системе с небольшим температурных градиентом, либо его кристаллизацией из раствора путем медленного удаления летучего растворителя или охлаждения раствора.
Для характеризации комплексов будут использованы методы рентгеноструктурного и рентгенофазового анализа, ЯМР (1Н, 13С) и ИК-спектроскопии, масс-спектрометрии (будут задействованы ресурсные центры научного парка СПбГУ).
Для проведения квантово-химических расчетов структурных и термодинамических характеристик газофазных комплексов будут использованы DFT методы (функционалы плотности M06, B3LYP, B3LYP-D3). Будет проводиться оптимизация геометрии, колебательный анализ, расчёт термодинамических характеристик процесса газофазной диссоциации комплекса на компоненты, энергий перестройки фрагментов при комплексообразовании, энергий ДА связи. Для расчётов будут использованы ресурсы и программное обеспечение (программный пакет Gaussian 16) Вычислительного центра СПбГУ.
План работы включает:
1) Синтез, характеризацию и установление структурных характеристик молекулярных и ионных комплексов р-элементов с моно- и полидентатными азотсодержащими лигандами.
2) Квантово-химические расчеты структурных и энергетических характеристик комплексов в газовой фазе.
Научный коллектив имеет большой опыт синтеза и исследования донорно-акцепторных комплексов элементов 13, 14, 15 и 17 групп с моно- и полидентатными азотсодержащими лигандами, включая неустойчивые на воздухе, легкогидролизующиеся соединения (Inorg. Chim. Acta. 2026, 589, 122927; ЖСХ 2025, 66, 142511; Inorg. Chim. Acta. 2025, 579, 122564; J. Organomet. Chem. 2023, 983, 122551: CrystEngComm. 2022, 24, 8266; Dalton Trans. 2021, 50, 13357; Chem. Eur. J. 2020, 26, 16338; J. Comput. Chem. 2017, 38, 401).