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 проекта 21-73-10067
НазваниеМакроциклические фенантролиновые лиганды для разделения f-элементов в атомной энергетике
Руководитель Алдошин Александр Сергеевич, Кандидат химических наук
Организация финансирования, регион Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Московский государственный университет имени M.В.Ломоносова» , г Москва
Конкурс №61 - Конкурс 2021 года «Проведение исследований научными группами под руководством молодых ученых» Президентской программы исследовательских проектов, реализуемых ведущими учеными, в том числе молодыми учеными
Область знания, основной код классификатора 03 - Химия и науки о материалах; 03-101 - Синтез, строение и реакционная способность органических соединений
Ключевые слова направленный синтез, атомарная точность, макроцикл, макроциклизация, фенантролины, структурное разнообразие, гетероциклическая система, полидентатные лиганды, лантаниды, актиниды, новые синтетические методы
Код ГРНТИ31.21.00
ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ
Аннотация
Среди альтернативных способов генерации электрической энергии атомная энергетика занимает особое положение. Помимо того, что для атомной энергетики характерен низкий выброс в окружающую среду диоксида углерода, важно и то, что атомная энергетика обеспечивает генерацию электричества вне зависимости от времени суток, сезона, географического положения. Главным же и специфическим недостатком является образование отработанного ядерного топлива (ОЯТ) и высокоактивных отходов (ВАО), образующихся в ходе его переработки. Именно эта причина останавливает устойчивое развитие ядерной энергетики. Разделение и трансмутация (P&T) — это подход, направленный на разделение отработавшего ядерного топлива на его компоненты с последующей трансмутацией актинидов (An) в менее опасные радионуклиды. Однако из-за их высокой способности отравлять нейтронами, лантаноиды (Ln) должны быть отделены перед трансмутацией An, потому что они препятствуют этому процессу. Также решение данной проблемы обеспечило бы источник целого ряда редких металлов, представляющих технологический интерес. Из-за сходных физических и химических свойств разделение An и Ln является наиболее сложным из известных гидрометаллургических задач разделения.
Жидкостно–жидкостная экстракция является основным методом, применяемым для разделения f-элементов из ядерных отходов. Ключевым компонентом для осуществления этого процесса является органический лиганд. В настоящее время в России и за рубежом активно проводятся разработки в области молекулярного дизайна и оптимизации экстракционных различных классов экстрагентов (фосфорорганические лиганды, диамиды и N-гетероциклы) с акцентом на разделение актинидов и лантанидов. При этом даже незначительные модификации структуры лиганда, его координационного контура или растворителя могут оказывать значительное влияние на процесс и эффективность извлечения (и разделения) ионов металлов. Лиганды с донорными атомами кислорода и азота объединяют преимущества всех упомянутых выше классов лигандов. Атомы кислорода амидов обеспечивают общее сродство к An и Ln, что позволяет получать высокие значения D. Атомы азота гетероциклов образуют более прочные комплексы с An, обеспечивающие селективность.
Производные 1,10-фенантролина и, в частности, диамиды 1,10-фенантролин-2,9-дикарбоновой кислоты, являются перспективными веществами, удовлетворяющие всем приведённым выше требованиям. Однако следует отметить и тот факт, что структурные аналоги соединений этого класса исследованы лишь фрагментарно. В ходе настоящего проекта будет осуществлён молекулярный дизайн и разработаны эффективные подходы к синтезу широкого круга макроциклических соединений фенантролинового ряда, при этом для синтеза ключевых синтетических блоков будут применяться коммерчески доступные исходные реагенты, в частности 2,9-диметил-1,10-фенантролин. Структуры и свойства всех полученных соединений будут детально исследованы с помощью всего набора физико-химических методов (мультиядерный ЯМР, масс-спектрометрия высокого разрешения, ИК- и УФ-спектроскопия, РСА).
Далее будет проведён широкий скрининг экстракционных свойств получаемых гетероциклических лигандов, а также подробно изучена их координационная химия по отношению к f-элементам. Отдельного внимания заслуживает получение и исследование люминесцентных свойств комплексных соединений на основе редкоземельных элементов. Таким образом, реализация данного проекта несет в себе как фундаментальную, так и практическую ценность.
ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ