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 25-23-00141
НазваниеФундаментальные подходы к созданию новых гибридных N,O-экстрагентов на основе азотсодержащих гетероциклов различного строения для селективного связывания f-элементов в комплексы с целью глубокого фракционирования отработавшего ядерного топлива
Руководитель Иванов Алексей Владимирович, Кандидат химических наук
Организация финансирования, регион Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Московский государственный университет имени M.В.Ломоносова» , г Москва
Конкурс №102 - Конкурс 2025 года «Проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований малыми отдельными научными группами»
Область знания, основной код классификатора 03 - Химия и науки о материалах; 03-204 - Радиохимия
Ключевые слова минорные актиниды, латаноиды, комплексообразование, селективная экстракция
Код ГРНТИ31.15.23
ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ
Ожидаемые результаты
Основным результатом выполнения проекта будет получение новых соединений различного строения, которые планируется применить для связывания ионов лантаноидов и актинидов в комплексы с целью получения высокоэффективных экстрагентов для выделения минорных актинидов из ОЯТ. В результате выполнения проекта будут разработаны фундаментальные основы селективного выделения и разделения актинидов и лантаноидов. Таким образом, предполагаемая работа является важным этапом на пути создания технологий замкнутого ядерного топливного цикла, что необходимо для снижения радиационной нагрузки на окружающую среду, создания дополнительной ресурсной базы для атомной энергетики и улучшения качества жизни людей. Также при выполнении проекта будут получены следующие фундаментальные научные результаты:
1. Впервые будет проведен синтез серии экстрагентов различной гетероциклической природы, содержащие мягкие (азотные) центры связывания в составе гетероциклического каркаса, в комплексе с различными жесткими (кислородными) центрами связывания в составе функциональных групп (амидных, фосфонатных, фосфорамидных и тп). Строение, конформационная динамика и свойства полученных веществ будут систематически сопоставлены со строением уже известных жестких-мягких гибридных экстрагентов.
2. Впервые будет получена серия комплексов 4-f- и 5-f-элементов (урана, тория и др) с неизвестными ранее лигандами и будет изучено их в различных фазах (газ, растворы, твердое тело).
3. Впервые будут определены факторы разделения 4-f и 5-f-элементов новыми гетероциклическими лигандами.
ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ
Аннотация результатов, полученных в 2025 году
Разработаны эффективные методы селективного синтеза замещенных 1-(2-пиридил)пиразол-3-карбоновых кислот. Показано, что третичные амиды соответствующих кислот могут выступать как лиганды для связывания в комплексы f-элементов. Установлено, что для соединений, не содержащих способные к координации заместителей в положении 6 пиридинового кольца, состав комплексов различается в газовой, жидкой и твердой фазах (лиганд –металл 1:1 для первых двух случаев, 2:1 для кристаллов, при этом лиганд является бидентантным, а азот пиридинокого кольца не участвует в координации по иону металла).
Найден способ получения неизвестного ранее 2-пиридилгидразина, содержащего в положении 6 пиридинового кольца амидный заместитель. На основе этого соединения получены соединения, потенциально являющиеся тетрадентантными лигандами в реакциях комплексообразования с f-элементами. Полученные лиганды потенциально применимы для экстракционного разделения трехвалентных ионов лантаноидов и минорных актинидов в рамках переработки жидких высокоактивных отходов отработавшего ядерного топлива. Коэффициент разделения в паре Am3+/Eu3+ достигает значения 10-12.
На основе 2-амино-3-метилпиридина разработан метод получения диамидов имидазо[1,2a]пиридин-2,8-дикарбрновой кислоты. Показано, что эти амиды способны к образованию комплексных соединений с f-элементами.
Установлено, что понтезированные соединения также могут быть использованы в качестве комплексообразователей в экстракционном разделении 4-f- и 5-f-элементов в коэффициентами разделения с высокими (~ 10) коэффициентами разделения в паре Am3+/Eu3+. Таким образом, найден новый тип потенциальных экстрагентов для и звлечения из растворов минорных актинидов.
Исходя из N-оксидов пиридиновых оснований и триалкилфосфитов, отработаны методы синтеза моно- и дифосфонатов ряда пиридина и 2,2’-бипиридила, осуществляющиеся с выходами от удовлетворительных до хороших (30-65%) в мягких условиях (комнатная температура, раствор в СH2Cl2, от одного до двенадцати ч). Показаны ограничения метода (в указанных условиях реагируют только низшие фосфиты), Найдены методы превращения образующихся фосфонатов в высшие фосфонаты – переэтреификация в растворах высших спиртов или гидролиз до фосфоновых кислот и последующее фосфорилирование соответствующими фосфорилхлоридами высших спиртов.
Физико-химическими методами показано, что синтезированные фосфонаты способны образовывать устойчивые комплексы с f-элементами состава металл-лиганд 1:1 в трех различных фазах (газовая, жидкая, твердая).
Установлено, что в стандартных условиях экстракционного разделения пары Am3+/Eu3+ ((3-5М азотная кислота, мета-трифтрометилнитробензол в качестве органической фазы) коэффициенты разделения лежат в пределах 1.5-5, что соответствует промышленным экстрагентам).
Публикации
1. Абрамова О.И, Иванов А.В, Борисова Н.Е., Битанова В.А., Лысенко К.И. ,Харчева А.В. ,Пацаева С.В Derivatives of 1-(2-pyridyl)-3-pyrazolecarboxylic acids as ligands for binding f-elements Molecules, ??? (год публикации - 2026)
2. Бровкова М.В., Иванов А.В., Борисова Н.Е., Моргатая В.С., Калле П., Гуторова С.В., Матвеев П.И. Dialkylphosphonate-Functionalized Pyridine and Bipyridyl Derivatives as Efficient Ligands for f-Element Complexation Polihedron (год публикации - 2026)