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 25-13-00332
НазваниеНовые тетрапиррольные каталитические системы для реакций переноса карбенов и нитренов
Руководитель Мартынов Александр Германович, Доктор химических наук
Организация финансирования, регион федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт физической химии и электрохимии им. А. Н. Фрумкина Российской академии наук , г Москва
Конкурс №104 - Конкурс 2025 года «Проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований отдельными научными группами»
Область знания, основной код классификатора 03 - Химия и науки о материалах; 03-203 - Химия координационных соединений
Ключевые слова гомогенный катализ, карбены, нитрены, порфирины, фталоцианины, тетрапиррольные макроциклы, железо, рутений, кобальт, циклопропанирование, энантиоселективный синтез, спектроскопия, квантовая химия, спектроскопия
Код ГРНТИ31.17.00
ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ
Аннотация
Проект направлен на решение научной проблемы, связанной с разработкой новых тетрапиррольных катализаторов переноса карбенов и нитренов – одного из наиболее востребованных подходов, применяемых в тонком органическом синтезе и позволяющих получать обширный набор различных функциональных производных, в том числе, биологически-активных соединений и фармацевтических препаратов. Для этого предполагается создание комплексного теоретико-экспериментального подхода к исследованию каталитической активности координационных соединений тетрапиррольных макроциклов с переходными металлами в реакциях переноса карбенов и нитренов, сопровождающихся образованием малых циклов и внедрения в связи C-H и X-H.
В ходе выполнения проекта будет проведено получение широкого спектра координационных соединений Mn, Fe, Co, Cu, Ru с тетрапиррольными макроциклами – функционализированными фталоцианинами, а также порфиринами, бензопорфиринами и порфиразинами. Будет проведено исследование каталитической активности синтезированных серий комплексов в наборе реакций циклопропанирования непредельных соединений, внедрения карбенов в связи С-Н и X-H (на примерах X = N и Si), С(sp3)-H аминирования, перегруппировок и тандемных реакций в зависимости от природы макрогетероциклических лигандов и металлоцентров. Полученные экспериментальные данные станут основой для дальнейшего квантово-химического моделирования строения интермедиатов и механизмов протекающих реакций, что позволит установить необходимые и достаточные уровни теории, необходимые для адекватной интерпретации экспериментальных данных и дизайна новых катализаторов.
Таким образом, планируемый проект представляет собой масштабное мультидисциплинарное исследование, включающее опыт и знания специалистов в комплексе областей координационной, органической, физической и квантовой химии. По результатам работы будут сделаны выводы о взаимосвязи между природой тетрапиррольных металлокомплексов и их каталитической активностью в реакциях переноса карбенов и нитренов, что позволит проводить направленный дизайн новых каталитических систем.
Возможность выполнения заявленных задач обеспечена многолетним разносторонним опытом научного коллектива проекта в синтезе и исследовании свойств тетрапирролов, а также устоявшимися научно-техническими контактами с коллективами, деятельность которых напрямую связана с задачами данного проекта.
Ожидаемые результаты
В ходе выполнения проекта впервые предполагается проведение систематического теоретико-экспериментального исследования каталитической активности серий комплексов переходных металлов с функционализированными фталоцианинами, порфиринами, бензопорфиринами и порфиразинами в реакциях переноса карбенов и нитренов, таких как циклопропанирования, внедрения в связи C(sp3)-H и X-H (на примерах X = N и Si) и т.п.
Накопление экспериментальных данных по каталитической активности тетрапиррольных комплексов переходных металлов и проведение высокоуровневых расчетов позволит выявить корреляции между строением комплексов и их свойствами для дальнейшего дизайна комплексов с заданными характеристиками. Возможность направленного дизайна новых каталитических систем определяет научную значимость представленного проекта и перспективы дальнейшего развития выбранного направления. Так, проведенное исследование позволит провести рациональных отбор наиболее эффективных платформ для дальнейшей модификации макроциклических лигандов за счет введения хиральных заместителей вблизи каталитических центров для проведения стереоселективных реакций переноса карбенов и нитренов.
Поскольку значимость тетрапирольных макрогетероциклов не ограничивается применением их в катализе, то результаты, полученные в ходе выполнения проекта, внесут весомый вклад в развитие органической, координационной и физической химии тетрапиррольных макроциклов в целом.
Анализ литературных данных по проблематике использования тетрапиррольных комплексов в катализе свидетельствует об оптимальном выборе объектов и методов для достижения целей и задач проекта, а также о возможности заполнения пробелов в использовании таких классов макрогетероциклических соединений, как порфиразины и бензопорфирины. Все запланированные в проекте результаты будут обладать высоким уровнем новизны и соответствием мировому уровню исследования тетрапиррольных макроциклов и их комплексов.