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 24-23-00075

НазваниеИзоцианидная и нитрильная группы как компоненты сигма- и пи-дырочных взаимодействий в направленном кристаллохимическом дизайне супрамолекулярных систем

РуководительСмирнов Андрей Сергеевич, Кандидат химических наук

Организация финансирования, регион федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский государственный университет", г Санкт-Петербург

Период выполнения при поддержке РНФ

2024 г. - 2025 г.

Конкурс№89 - Конкурс 2023 года «Проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований малыми отдельными научными группами».

Область знания, основной код классификатора 03 - Химия и науки о материалах, 03-203 - Химия координационных соединений

Ключевые словаНековалентные взаимодействия, изоцианиды, нитрилы, С-нуклеофилы, N-нуклеофилы, кристаллохимический дизайн, супрамолекулярная химия

Код ГРНТИ31.17.29

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ

Аннотация
Низкая энергетика в сочетании с высокой направленностью и разнообразной природой нековалентных взаимодействий неклассического типа, таких как галогенные (ГС), халькогенные (ХС), пниктогенные (ПС) связи, определяет значимость этих взаимодействий как в фундаментальной, так и прикладной химии. Эти типы взаимодействий широко используются для создания функциональных материалов, построенных из органических, неорганических и/или металлоорганических синтонов. Настоящий проект ориентирован на решение проблемы направленного построения супрамолекулярных ансамблей на основе неклассических типов межмолекулярных взаимодействий, реализуемых в комплексах органических и металлоорганических акцепторов с органическими донорами сигма- и пи-дырок. НАУЧНАЯ НОВИЗНА предлагаемого проекта заключается в использовании изоцианидной и нитрильной групп как компонентов нековалентных взаимодействий в качестве мультифункциональных акцепторов/доноров межмолекулярных контактов (в частности, ГС, ХС и ПС), обладающих одновременно сигма-акцепторными (за счёт атома углерода и азота) и пи-акцепторными и/или пи-донорными (за счёт кратных связей CN/NC и/или ареновых фрагментов, связанных с группой CN/NC) свойствами по отношению к донорам нековалентных взаимодействий. ЦЕЛЬ ПРОЕКТА заключается в направленном генерировании супрамолекулярных синтонов, и, в конечном итоге, функциональных материалов с практически значимыми свойствами на основе изомерных С- и N-нуклеофильных компонентов (групп CN/NC) нековалентных взаимодействий. Предлагаемая тема проекта связана с дизайном и получением функциональных материалов, что соответствует ПРИОРИТЕТНЫМ НАПРАВЛЕНИЯМ научно-технологического развития РФ – «Переход к передовым цифровым, интеллектуальным производственным технологиям, роботизированным системам, новым материалам и способам конструирования, создание систем обработки больших объемов данных, машинного обучения и искусственного интеллекта». ЛОГИКА РАЗВИТИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ по данному проекту включает несколько этапов: (1) выбор объектов исследования, удовлетворяющих требованиям образования нековалентных контактов и синтез соединений обладающих одновременно сигма-акцепторными и пи-донорными свойствами; (2) идентификация новых типов нековалентных взаимодействий с участием изоцианидов и нитрилов как мультифункциональных акцепторов/доноров нековалентных взаимодействий; (3) экспериментальное и теоретическое изучение природы и движущих сил этих взаимодействий, сравнение их между собой; выяснение особенностей влияния изомерии групп CN/NC на тип создаваемой супрамолекулярной системы; выявление взаимосвязей структура–свойство для прогнозирования свойств получаемых материалов; (4) разработка практических методик для создания прототипов функциональных материалов, управление свойствами материалов за счёт вариабельности и/или изоструктурных замен донорных и акцепторных компонентов нековалентных взаимодействий. ОРГАНИЗАЦИОННОЙ ИДЕЕЙ проекта является работа заявителя на кафедре физической органической химии Института химии СПбГУ. Опыт заявителя в области органического и металлоорганического синтеза комплементарен опыту сотрудников кафедры и института в областях кристаллохимического дизайна (акад. РАН Кукушкин В.Ю. и проф. РАН Бокач Н.А.), расчётных квантово-химических методов (проф. Эварестов Р.А.) РСА (доц. Иванов Д.М.), ЯМР (проф. Толстой П.М.). Имеющийся у заявителя ЗАДЕЛ (см. раздел «Имеющийся у научного коллектива научный задел по проекту») и успешное выполнение публикационного плана гранта РНФ (№22-23-00307) косвенно свидетельствует о том, что предлагаемый проект реализуем и риски невыполнения взятых обязательств крайне малы. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ, как и предыдущие работы руководителя проекта, предполагается публиковать в журналах Q1–Q2. По материалам исследования планируется опубликовать не менее трех статей в изданиях, индексируемых в базах данных «Сеть науки» (Web of Science Core Collection) или «Скопус» (Scopus).

Ожидаемые результаты
Будет получен ряд соединений с изоцианидной и нитрильной функциональными группами, перспективных в качестве мультифункциональных акцепторов и/или доноров для изучения нековалентных взаимодействий с их участием; изучена возможность образования нековалентных взаимодействий в твёрдой фазе и растворе с применением комплекса комплементарных физических и физико-химических методов анализа; определены параметры и установлена природа коротких контактов с участием изоцианидов и нитрилов, в том числе с привлечением современных вычислительных методов; установлены закономерности образования этих контактов; исследовано влияние нековалентных взаимодействий на значимые свойства систем на основе изоцианидов и нитрилов и предложены методики для создания прототипов функциональных материалов. Результаты исследований по теме заявляемого проекта, как и предыдущие работы основного заявителя, будут опубликованы в реферируемых международных журналах уровня Q1–Q2 и представлены на российских и международных конференциях. Предполагается, что полученные экспериментальные и теоретические результаты по теме предлагаемого проекта, позволят установить общие закономерности строения органических и элементоорганических соединений, учитывающие роль нековалентных взаимодействий различных типов, и тем самым в перспективе внесут вклад в создание новых материалов для нужд современной экономики.

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ