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».
http://www.strf.ru/material.aspx?CatalogId=222&d_no=95781#.VStI1bt60WM