КАРТОЧКА
ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ
Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.
ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
Номер 23-23-00547
НазваниеПолифторированные ароматические тетракарбоновые кислоты – перспективные структурные блоки для современных функциональных материалов. Синтез и изучение физико-химических свойств.
РуководительВиноградов Андрей Сергеевич, Кандидат химических наук
Организация финансирования, регион федеральное государственное бюджетное учреждение науки Новосибирский институт органической химии им. Н.Н. Ворожцова Сибирского отделения Российской академии наук, Новосибирская обл
| Период выполнения при поддержке РНФ | 2023 г. - 2024 г. |
Конкурс№78 - Конкурс 2022 года «Проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований малыми отдельными научными группами».
Область знания, основной код классификатора 03 - Химия и науки о материалах, 03-101 - Синтез, строение и реакционная способность органических соединений
Ключевые словаПолифторированные соединения, цинкорганические соединения, бифенилы, гетероциклические соединения, карбоновые кислоты
Код ГРНТИ31.21.25
ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ
Аннотация
Одной из фундаментальных проблем органической химии является разработка методов синтеза новых органических молекул с полезными свойствами. Создание новых фторированных материалов, таких как пористые металл-органические координационные полимеры, обладающие широким диапазоном применения, является актуальной задачей. Настоящий проект в контексте данной проблематики направлен на разработку подходов к синтезу новых полифторированных ароматических тетракарбоновых кислот - перспективных лигандов для получения на их основе пористых металл-органических координационных полимеров. В настоящее время пористые металл-органические координационные полимеры на основе ароматических тетракарбоновых кислот, содержащих в своей структуре бифенильный или гетероциклический фрагмент, находят широкое применение в качестве адсорбирующих материалов для селективного разделения газов и углеводородов, органических сенсоров на различные токсичные газы и вещества. Использование полифторированных ароматических тетракарбоновых кислот в качестве лигандов ожидаемо приведет к появлению уникальных свойств материалов на их основе. Однако в химии полифтораренов существуют экспериментальные проблемы, связанными с возможностью введения нескольких функциональных групп в ароматическое кольцо, в связи с чем полифторированные ароматические тетракарбоновые кислоты остаются труднодоступными соединениями. В рамках реализации проекта будут получены новые полифторарилцинкорганические соединения из полифтораренов и цинка. В результате изучения превращений полифторарилцинкорганических соединений будут синтезированы разнообразные симметричные перфторбифенилтетракарбоновые кислоты, а также полифторированные тетракарбоновые кислоты на основе ди-, три- и тетрафенилзамещенных гетероциклических соединений ряда тиофена, пиррола, имидазола, пиразола, тиазола, пиридазина, пиримидина и пиразина, содержащие карбоксильные группы в фенильных фрагментах. Будет изучено строение полученных кислот, а также их некоторые физико-химические свойства.
Ожидаемые результаты
Главный ожидаемый результат – разработка подходов к синтезу новых полифторированных ароматических тетракарбоновых кислот, перспективных лигандов для получения на их основе пористых металл-органических координационных полимеров, обладающих широким диапазоном применения. В ходе выполнения проекта будут получены новых полифторарилцинкорганические соединения из полифтораренов и цинка. В результате изучения превращений полифторарилцинкорганических соединений будут получены разнообразные симметричные перфторбифенилтетракарбоновые кислоты, а также полифторированные тетракарбоновые кислоты на основе ди-, три- и тетрафенилзамещенных гетероциклических соединений ряда тиофена, пиррола, имидазола, пиразола, тиазола, пиридазина, пиримидина и пиразина, содержащие карбоксильные группы в фенильных фрагментах. Будет изучено их строение и физико-химические свойства. Данный проект внесет большой вклад в развитие фундаментальных знаний в химии полифторированных и гетероциклических соединений, результаты будут соответствовать мировому уровню, представлены на международных конференциях и опубликованы не менее чем в 3 статьях в рейтинговых научных журналах. Результаты проекта будут являться основой для разработки новых отечественных технологий создания современных фторированных функциональных материалов.
ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ
Аннотация результатов, полученных в 2023 году
В ходе выполнения работ по проекту впервые из диэтиловых эфиров 4-бромтрифторизофталевой и тетрафторфталевой кислот были получены новые полифторарилцинкорганические соединения. Были получены цинкорганические соединения из перфтор-м-ксилола и предложен метод синтеза из них перфтор-2,2’,4,4’-тетраметилбифенила. На основе химических превращений перфтор-2,2’,4,4’-тетраметилбифенила, цинкорганических соединений из диэтиловых эфиров 4-бром-трифторизофталевой и тетрафторизофталевой кислот были разработаны методы получения гексафторбифенил-2,2’,4,4’-тетракарбоновой кислоты.
Предложены подходы к синтезу ранее неизвестного 4-этоксикарбонилтетрафторбензонитрила и впервые показано образование из него цинкорганических соединений. На базе этих цинкорганических соединений реализован способ получения новой гексафторбифенил-2,2’,5,5’-тетракарбоновой кислоты.
В реакции диэтилового эфира тетрафторфталевой кислоты с цинком впервые были получены 3,4-бис(этоксикарбонил)-2,5,6-трифторфенилцинковые соединения, на основе которых был разработан метод получения гексафторбифенил-3,3’,4,4’-тетракарбоновой кислоты.
С целью синтеза гексафторбифенил-3,3’,5,5’-тетракарбоновой кислоты были изучены химические превращения этилового эфира 3,5-дихлортрифторбензойной кислоты. Взаимодействием этилового эфира 3,5-дихлор-трифторбензойной кислоты с цинком были получены новые 3-хлор-5-(этоксикарбонил)-2,4,6-трифторфенилцинковые соединения и на их основе предложено два способа получения диэтилового эфира 5-хлор-2,4,6-трифторизофталевой кислоты. Из этого диэфира были получены новые 3,5-бис(этоксикарбонил)-2,4,6-трифторфенилцинковые соединения, которые в результате последовательных химических трансформаций были превращены в целевую гексафторбифенил-3,3’,5,5’-тетракарбоновую кислоту.
На примере 1-(пентафторфенил)пропан-1-она впервые показано образование цинкорганических соединений из перфтораренов, содержащих кето-группу. Из полученных цинкорганических соединений был синтезирован 1,1'-(2,3,5,6-тетрафтор-1,4-фенилен)дипропан-1-он, из которого в 2024 году планируется получить 4,4'-(перфтор-1,4-фенилен)бис(тиазол-2,5-дикарбоновую кислоту), в качестве полифторированной тетракарбоновой кислоты, содержащей два тиазольных ядра.
Синтезированные гексафторбифенилтетракарбоновые кислоты хорошо растворяются в воде, что может облегчить получение металл-органических координационных соединений из этих кислот и неорганических солей.
Публикации
1. Виноградов А.С., Калашников С.Б., Платонов В.Е., Меженкова Т.В. Синтез 1,1'-(2,3,5,6-тетрафтор-1,4-фенилен)дипропан-1-она Химия в интересах устойчивого развития, том 31, номер 6, страницы 632-636 (год публикации - 2023) https://doi.org/10.15372/KhUR2023508