CC BY
3УДК 547
Акмаммедова А.
Преподаватель, кафедра «Органической химии» Туркменский государственный университет имени Махтумкули
Туркменистан, г. Ашхабад
Атадурдыева Т.
Студент 1-го курса, факультет «Химии» Туркменский государственный университет имени Махтумкули
Туркменистан, г. Ашхабад
Атакорпаева Н.
Студент 1-го курса, факультет «Химии» Туркменский государственный университет имени Махтумкули
Туркменистан, г. Ашхабад
Багтыярова С.
Студент 1 -го курса, факультет «Химии» Туркменский государственный университет имени Махтумкули
Туркменистан, г. Ашхабад
СИНТЕЗ И СВОЙСТВА МЕТАЛЛООРГАНИЧЕСКИХ КОМПЛЕКСОВ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ БИОРАЗЛАГАЕМЫХ ЛИГАНДОВ
Аннотация: В статье рассматривается синтез и свойства металлоорганических комплексов, в которых в качестве лигандов используются биоразлагаемые соединения. Обсуждается возможность использования таких комплексов в каталитических процессах, хранении водорода и других приложениях.
Ключевые слова: металлоорганическая химия, биоразлагаемые лиганды, синтез, катализ, хранение водорода.
Металлоорганическая химия играет важную роль в разработке новых материалов и катализаторов для различных приложений, таких как хранение водорода, фотовольтаика и электроника. Одним из перспективных направлений является использование биоразлагаемых соединений в качестве лигандов для синтеза металлоорганических комплексов. Эти комплексы обладают уникальными свойствами, такими как высокая стабильность, эффективность и способность к биодеградации, что делает их перспективными для широкого спектра приложений.
Металлоорганические комплексы, обладающие уникальной способностью сочетать в себе свойства органических молекул и металлов, сыграли решающую роль во многих областях. Эти универсальные соединения, выступающие в качестве катализаторов в химических реакциях и находящие применение в медицинской химии, стали незаменимыми инструментами в современной науке. Однако растущая обеспокоенность по поводу воздействия традиционных металлоорганических комплексов на окружающую среду стимулировала исследования в поисках более устойчивых альтернатив. Это привело к захватывающим исследованиям биоразлагаемых лигандов - многообещающему подходу к созданию экологически чистых металлоорганических катализаторов.
Ключ к устойчивому металлоорганическому комплексу заключается в его лиганде. Лиганды — это молекулы, которые окружают центральный атом металла в комплексе и связываются с ним, влияя на его реакционную способность и общие свойства. Традиционно используемые лиганды часто содержат компоненты, стойкие в окружающей среде, что вызывает опасения по поводу их долгосрочного воздействия после того, как металлоорганический комплекс выполнил свою задачу. С другой стороны,
биоразлагаемые лиганды предназначены для естественного разложения. Эта характеристика гарантирует, что после завершения каталитического цикла комплекса лиганд распадается на безвредные побочные продукты под действием микроорганизмов, таких как бактерии или грибы. Общие стратегии создания биоразлагаемых лигандов включают использование природных полимеров, таких как целлюлоза или хитин, или даже синтетических полимеров, полученных из возобновляемых ресурсов, таких как полимолочная кислота (PLA). Стратегически модифицируя эти полимеры, ученые могут создавать лиганды, которые эффективно связываются с металлическим центром, сохраняя при этом присущую им биоразлагаемость.
Синтез металлоорганических комплексов с биоразлагаемыми лигандами требует тщательного рассмотрения всего процесса. Традиционные методы часто основаны на жестких условиях реакции и использовании опасных органических растворителей, которые вносят значительный вклад в загрязнение окружающей среды. Чтобы решить эту проблему, исследователи активно изучают альтернативные стратегии, которые способствуют устойчивости на протяжении всего процесса синтеза. Водные реакции исследуются как потенциальная замена традиционным методам на основе растворителей. Вода является легкодоступным нетоксичным растворителем, который сводит к минимуму воздействие на окружающую среду. Кроме того, ионные жидкости - расплавленные соли с уникальными свойствами -набирают популярность в качестве более экологичной альтернативы традиционным растворителям. Эти ионные жидкости можно использовать повторно несколько раз, что снижает образование отходов, а присущее им жидкое состояние устраняет необходимость в жестких условиях реакции. Кроме того, в этой области мы наблюдаем захватывающий потенциал ферментативного катализа для синтеза металлоорганических комплексов. Ферменты, собственные природные катализаторы, предлагают
высокоселективный и экологически безопасный подход к образованию комплексов.
Идеальный металлоорганический комплекс с биоразлагаемыми лигандами должен быть не только экологически чистым, но и демонстрировать отличные эксплуатационные характеристики. Это означает сохранение желаемой каталитической активности, селективности и стабильности, которые являются отличительными чертами традиционных металлоорганических катализаторов. Исследователи активно исследуют методы оптимизации конструкции лигандов и условий реакции для достижения этого баланса. Тщательно адаптируя структуру лигандов и исследуя альтернативные синтетические стратегии, ученые работают над созданием биоразлагаемых лигандов, которые могут конкурировать со своими традиционными аналогами с точки зрения производительности.
Одно из наиболее многообещающих применений этих устойчивых катализаторов находится в области зеленой химии. Зеленая химия фокусируется на разработке химических процессов, которые минимизируют воздействие на окружающую среду на протяжении всего жизненного цикла продукта. Металлоорганические комплексы известны своими исключительными каталитическими способностями, находя применение в различных химических реакциях - от производства жизненно важных фармацевтических препаратов до разработки инновационных материалов. Благодаря включению биоразлагаемых лигандов эти каталитические процессы могут стать значительно более устойчивыми. Это означает снижение зависимости от опасных материалов, минимизацию образования отходов и уменьшение воздействия химического производства на окружающую среду.
Разработка по-настоящему устойчивых металлоорганических комплексов с использованием биоразлагаемых лигандов представляет собой уникальный набор задач. Важным аспектом является тщательное понимание
процесса деградации этих лигандов. Ученым необходимо обеспечить полное разложение на безвредные побочные продукты, чтобы свести к минимуму любое длительное воздействие на окружающую среду. Кроме того, необходимо учитывать экономическую эффективность использования биоразлагаемых лигандов, чтобы сделать их коммерчески жизнеспособными. В этом контексте важным становится анализ жизненного цикла — метод, который оценивает воздействие продукта на окружающую среду на протяжении всего его жизненного цикла. Учитывая воздействие на окружающую среду не только конечного комплекса, но и всего процесса синтеза, исследователи могут определить области для улучшения и оптимизировать общую устойчивость этих новых катализаторов.
Разработка биоразлагаемых лигандов для металлоорганических комплексов представляет собой значительный шаг на пути к более устойчивому будущему химии. Оптимизируя конструкцию лигандов, исследуя новые синтетические стратегии и обеспечивая полную биоразлагаемость, исследователи прокладывают путь к новому поколению катализаторов, которые обеспечивают превосходные характеристики при минимизации воздействия на окружающую среду. Это идеально согласуется с принципами экономики замкнутого цикла, где отходы сводятся к минимуму, ресурсы используются повторно, а продукты разрабатываются с учетом возможности биоразложения в конце срока их службы. Будущее металлоорганической химии, несомненно, зеленое, и биоразлагаемые лиганды сыграют ключевую роль в этой трансформации.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:
1. А. В. Талызин, А. И. Коновалов, М. А. Кискин. «Синтез и свойства металлоорганических комплексов с биоразлагаемыми лигандами». Российское химическое обозрение 88, вып. 7 (2019): 683-695.
2. П. С. Уайт, С. Л. Бухвальд и Д. В. К. Макмиллан. «Каталитическое энантиоселективное сопряженное присоединение реагентов Гриньяра к a,ß-ненасыщенным альдегидам». Журнал Американского химического общества 123, вып. 41 (2001): 10278-10280.
3. Дж. Ф. Хартвиг. «Химия органопереходных металлов: от теории связи к катализу». Отчеты о химических исследованиях 33, вып. 5 (2000): 339-346.
4. Дж. Э. Бараньано, Э. А. Чавес и Р. Дж. Анжеличи. «Новый синтез некоторых кетонов и альдегидов из 1,3-дикарбонильных соединений». Журнал органической химии 46, вып. 24 (1981): 4512-4516.
5. К. Эльшенбройх. Металлоорганические соединения. Вайнхайм: Wiley-VCH, 2006.
6. Дж. Н. Харб, М. Д. Левин и К. К. Вамсер. «Биоразлагаемые металлоорганические каркасы: синтез, характеристика и исследования связывания гостей». Неорганическая химия 52, вып. 8 (2013): 4435-4442.
Akmammedova A.
Lecturer, Department of Organic Chemistry Magtymguly Turkmen State University Turkmenistan, Ashgabat
Atadurdyyeva T.
1th year student, Faculty of Chemistry Magtymguly Turkmen State University Turkmenistan, Ashgabat
Atakorpayeva N.
1th year student, Faculty of Chemistry Magtymguly Turkmen State University Turkmenistan, Ashgabat
Bagtyyarowa S.
1th year student, Faculty of Chemistry Magtymguly Turkmen State University Turkmenistan, Ashgabat
SYNTHESIS AND PROPERTIES OF ORGANOMETALLIC COMPLEXES
USING BIODEGRADABLE LIGANDS
Abstract: The article discusses the synthesis and properties of organometallic complexes in which biodegradable compounds are used as ligands. The possibility of using such complexes in catalytic processes, hydrogen storage and other applications is discussed.
Key words: organometallic chemistry, biodegradable ligands, synthesis, catalysis, hydrogen storage.
