Иридий заперли в клетке

Большие и сложные молекулы известны не только биохимикам — современная неорганическая химия часто оперирует соединениями очень необычных структур и впечатляющих размеров — некоторые из них могут достигать нанометров. Такими являются, например, полиоксометаллаты, комплексные группировки, содержащие десятки или даже сотни атомов переходных металлов и атомов кислорода.

Первые полиоксометаллаты были получены еще в XIX в., однако именно сейчас химия этих соединений развивается особенно стремительно. Одно из общих и наиболее интересных свойств этого класса веществ — способность не только связывать атомы других металлов, но и стабилизировать их очень высокие степени окисления, которые нестабильны в обычных условиях, поскольку сами по себе являются сильнейшими окислителями. «Получается как  бы клетка, в которой заключен потенциально всеядный „молекулярный хищник“», — говорит кандидат химических наук Сергей Адонин.

Многие полиоксиметаллаты имеют «весёлые» структуры

Сергей Адонин и его коллеги из лаборатории химии кластерных и супрамолекулярных соединений Института неорганической химии СО РАН стали авторами новой работы, в которой впервые удалось выделить и охарактеризовать новое полиоксиметаллатное соединение, содержащее иридий в максимально высокой степени окисления. Сообщение о работе сибирских ученых, выполненной в сотрудничестве с немецкими коллегами, опубликовано недавно престижным журналом Chemical Communications.

Все множество полиоксометаллатов классифицируют по особенностям их структуры — например, структура Андерсона представляет собой октаэдр, внутрь которого, как в ту самую клетку, и «спрятан» ион металла, находящийся в высшей степени окисления. Именно таким оказался анион, полученный химиками Новосибирска — вещество со сложной формулой [HIrW₆O₂₄]⁷⁻. «Это гетерометаллическая структура, — подчеркнул Сергей Адонин, — то есть, помимо шести атомов вольфрама, она содержит центральный атом иридия».

Однако особенный интерес работа привлекла благодаря одному из участников этого ансамбля. «Сам по себе иридий — металл достаточно мало реакционноспособный, соединения его обладают медленной кинетикой и с другими реагентами взаимодействуют неохотно, — пояснил Сергей Адонин. — Поэтому долгое время получить полиоксосоединения иридия составляло большую проблему, которую нам, наконец, удалось решить.

В нашей работе показано, что мы можем стабилизировать иридий в степени окисления не только Ir⁴⁺, но даже и Ir⁵⁺, — сказал Сергей Адонин, — Вот это уже не только необычно с фундаментальной точки зрения, но и весьма интересно для нужд катализа».

Действительно, такой «переокисленный» атом иридия будет способен окислить практически любую органическую молекулу, и даже молекулу воды, а заключение его в полиоксометаллатную клетку должно «укротить его пыл» и сделать реакции окисления более избирательными.

Вообще, полиоксометаллаты — это одно из «горячих» направлений неорганической химии. Они крайне интересны с точки зрения фундаментальной науки и находят применение в таких областях, как спинтроника или создание «молекулярных машин». Наибольший практический интерес вызывает возможность их использования в промышленном катализе. Есть надежды на использование полиоксометаллатов и в медицине — многие из них обладают протиовирусными свойствами.

«Сами мы катализом пока не занимаемся, — добавил Сергей Адонин, — мы — синтетики, наша задача — получить и охарактеризовать новые соединения. Но интерес к этому нашему соединению у специалистов по катализу есть — да и не только к нему».

Хочешь всегда знать и никогда не пропускать лучшие новости о развитии России? У проекта «Сделано у нас» есть Телеграм-канал @sdelanounas_ru. Подпишись, и у тебя всегда будет повод для гордости за Россию.