Химики из Института общей и неорганической химии РАН и Национального исследовательского университета «Высшая школа экономики» разработали простой метод получения гибридных органо-неорганических соединений переходных и редкоземельных металлов при комнатной температуре в водной среде. Объектом исследования стал особый класс соединений — слоистые гидроксиды редкоземельных элементов. Их структура напоминает «слоеный пирог», в котором можно химически закреплять различные отрицательно заряженные ионы. До сих пор в качестве таких ионов служили достаточно простые с химической точки зрения анионы органических или неорганических кислот. Результаты работы опубликованы в высокорейтинговом международном научном журнале «Inorganic Chemistry».
В данной работе в структуру слоистых гидроксидов редкоземельных элементов были впервые встроены сложные медьсодержащие комплексы сложного строения на основе малоновой кислоты. «Медь(II)-малонатные комплексы не только обладают отрицательным зарядом, необходимым для их закрепления в структуре слоистых гидроксидов РЗЭ, но и схожи по своим свойствам с малонатами других переходных металлов, которые представляют собой соединения с высокой химической стабильностью и являются одними из наиболее интересных с химической точки зрения координационных соединений. Предложенные нами универсальные синтетические подходы позволят создавать широкий ряд гибридных веществ с пространственным разделением слоёв переходных и редкоземельных металлов. Сочетание в одном соединении как переходных, так и редкоземельных элементов с уникальными физическими свойствами дает возможность использовать такие структуры для создания новых люминесцентных датчиков, систем записи информации, а также многих практически важных материалов», — отметил руководитель работы, к.х.н. Алексей Япрынцев.
Авторы исследования не только провели успешный синтез необычных и сложных по своему составу структур, но и доказали их строение и провели математическое моделирование. При этом оказалось, что структура комплексов меди, внедренных между слоями гидроксида РЗЭ, необычным образом искажена. За счет того, что комплексы входят в очень ограниченное пространство между гидроксидными слоями, они так сильно сближаются, что химически взаимодействуют друг с другом и образуют более сложные структуры - димеры.
Проведенная работа существенно расширяет возможности создания гибридных материалов на основе переходных и редкоземельных металлов с заданными функциональными свойствами и вносит заметный вклад в химию гибридных неорганических и координационных соединений.
Работа поддержана Российским научным фондом (№ 24-73-00216).
E.D. Sheichenko, A.D. Yapryntsev, N.V. Gogoleva, M.A. Kiskin, A.A. Volyhov, N.N. Breslavskaya, I.V. Ananyev, N.N. Efimov, A.E. Baranchikov, V.K. Ivanov. Layered Rare-Earth Hydroxides Intercalated with Metal Complexes: Copper Malonates Make a Difference // Inorg. Chem. DOI: 10.1021/acs.inorgchem.5c01965. https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.inorgchem.5c01965
Пресс-релиз подготовлен ИОНХ РАН для проекта «Виртуальный музей химии: продолжение осмотра» при грантовой поддержке Минобрнауки России в рамках федерального проекта «Популяризация науки и технологий». Проект выполняется в рамках Десятилетия науки и технологий.