Учёные из Института металлоорганической химии имени Г.А. Разуваева (ИМХ РАН) и Института элементоорганических соединений имени А.Н. Несмеянова (ИНЭОС РАН) синтезировали стабильные молекулярные соединения лития с алкенами и циклогексаном. Для этого исследователи создали вокруг атома лития защитный «карман», в котором органические молекулы начинают взаимодействовать с металлом. Ранее это считалось практически невозможным. Исследования поддержаны грантом Российского научного фонда. Результаты исследования опубликованы в Journal of the American Chemical Society.
Углеводороды состоят из углерода и водорода. Алканы, не имеющие двойных связей, химически устойчивы и используются в качестве топлива, смазочных масел, парафинов и восков. Алкены и алкины содержат двойные связи и применяются для синтеза полимеров, включая полиэтилен и полипропилен. Эти соединения вступают в реакции только в присутствии катализаторов — веществ, которые ускоряют химические превращения. Катализаторы важны при очистке нефтепродуктов, синтезе полимеров и тонком органическом синтезе, где требуется точное добавление химических групп к молекулам.
Ранее считалось, что стабильные соединения с углеводородами могут образовывать только дорогие переходные металлы, такие как платина или палладий. Щелочные металлы, включая литий, для этого непригодны. Им не хватает электронов для прочных химических связей, и они соединяются с углеводородами только слабыми электростатическими взаимодействиями, которые быстро разрушаются.
Исследователи заявили, что впервые получили стабильные соединения лития с алкенами и циклогексанами. Для этого к атому лития присоединили массивный органический лиганд, который создал вокруг него защищённый «карман». В такой структуре литий смог взаимодействовать с углеводородами, с которыми обычно не реагирует.
Комплекс лития с циклогексаном, химически инертным алканом, образуется так же легко, как и с алкеном. Связь лития с карманом из органической молекулы одинаково стабильна с алканом и алкеном. Образование комплексов оказалось обратимым: их можно разрушить, изменив среду.
Открытие подтверждает существование прочных межмолекулярных соединений щелочных металлов с алкенами и алканами на основе электростатического взаимодействия. Понимание взаимодействия лития с непредельными соединениями позволит улучшить процессы тонкого органического синтеза и создать новые катализаторы из дешёвых металлов.
Руководитель проекта, кандидат химических наук, старший научный сотрудник лаборатории металлокомплексного катализа ИМХ РАН Александр Селихов сообщил, что открытие позволяет получать соединения лития с обычно инертными углеводородами. Это открывает путь к созданию катализаторов на основе щелочных металлов для функционализации двойных связей и превращения олефинов в полупродукты тонкого органического синтеза. В будущем исследователи планируют использовать этот подход для синтеза соединений щелочных металлов с углеводородами с двумя двойными и тройными связями, что позволит расширить применение таких соединений в полимеризации и разработке лекарственных препаратов.
Источник: habr.com