Химики РУДН создали вещества для самосборки супрамолекул

Супрамолекулы — это структуры из нескольких молекул. Отдельные молекулы объединяются, например, методом самосборки, то есть без управления извне. Получившаяся структура имеет свойства, которых не было у молекул по отдельности. Так, например, создают новые материалы, катализаторы, молекулярные машины для доставки лекарств, проводники и так далее. Чтобы получить материал с заданными свойствами нужно подобрать правильные исходные молекулы и вспомогательные вещества, которые будут обеспечивать их объединение. Один из способов контроля самосборки — галоген-галогенные взаимодействия — химические связи, которые возникают между двумя элементами из класса галогенов (например, хлор, фтор, бром). Химики РУДН создали молекулу с галогенной связью, которая может сама формировать супрамолекулы или обеспечивать требуемую самосборку с другими веществами. Они помогут создавать вещества для химической промышленности, медицины, электроники.

«Возможность тонкого контроля молекулярной среды крайне желательна для получения новых веществ — катализаторов, люминесцентных или проводящих материалов и так далее. Галогенную связь только недавно стали использовать как полезный инструмент для контроля организации таких супрамолекулярных материалов. Поэтому галоген—галогенные взаимодействия получили особое внимание», — кандидат химических наук Александр Цховребов, младший научный сотрудник Объединенного института химических исследований РУДН.

Химики использовали 7 видов гидразонов и тетрахлорметан как исходные вещества для синтеза. Реакция длилась 1-3 часа при комнатной температуре, с хлоридом меди в качестве катализатора. В результате получилось 7 соединений, два из них подходили для образования галоген-галогенной связи между собой или с другими веществами. Химики РУДН исследовали их с помощью рентгенодифракционного анализа. Затем ученые построили 3D-модель внутримолекулярных взаимодействий и подтвердили свои наблюдения с помощью топологического анализа распределения электронной плотности.

Благодаря способности образовывать галоген-галогенные связи новые вещества могут помогать контролировать самосборку молекул или сами выстраиваться в супрамолекулы. Дело в том, что с двух сторон молекулы новых веществ содержат атомы двух галогенов — хлора и брома. В результате они могут, поворачиваясь нужным образом, соединяться друг с другом через галогены — хлор соединяется с бромом, и наоборот. Или образовывать галоген-галогенные связи с другими веществами, контролируя таким образом создание супрамолекул.

«Мы обнаружили взаимодействия хлор-бром в кристаллическом состоянии и теоретически изучили их. Расчеты показали, что полученная молекула может быть относительно сильным донором галогенной связи. При появлении атомов брома, принимающими галогенные связи, получается трехмерный супрамолекулярный каркас», — кандидат химических наук Александр Цховребов, младший научный сотрудник Объединенного института химических исследований РУДН.

Исследование опубликовано в журнале Mendeleev Communications.