Комплексные соединения, состоящие из металлов и органических молекул, называемых лигандами, часто используются в качестве катализаторов — веществ, ускоряющих химические реакции. Дело в том, что металл в составе комплексов может отдавать или принимать электроны от других соединений. Это активирует вступающие в реакцию молекулы и позволяет синтезировать из них нужные для химии и фармацевтики продукты. Чтобы комплексное соединение могло взаимодействовать с разнообразными молекулами, то есть проявляло высокую активность, оно должно обладать окислительно-восстановительными способностями в широком диапазоне, то есть «уметь» отдавать и/или принимать большое количество электронов.

С этой точки зрения в качестве катализаторов и биологически активных соединений перспективны комплексы на основе металлов и бис(имино)аценафтенов — азотсодержащих ароматических молекул, обладающих окислительно-восстановительной активностью. Такие органические молекулы способны обратимо принимать до четырех электронов, а потому легко вступают в различные химические превращения. Благодаря этому подобные комплексы потенциально можно использовать не только в катализе, но и в бионеорганической химии, например, для генерации активных форм кислорода с целью уничтожения опухолевых клеток, однако до сих пор их свойства остаются недостаточно изученными.

Ученые из Института неорганической химии имени А. В. Николаева (Новосибирск) синтезировали три новых комплекса иридия с бис(имино)аценафтеном. Иридий представляет собой редкий металл, который, как и его органический «партнер», может находиться в разных окислительно-восстановительных состояниях. Чтобы получить первый комплекс, авторы взяли за основу коммерчески доступное хлорсодержащее соединение иридия и при нагревании смешали его с раствором бис(имино)аценафтена. В результате получили кристаллическое вещество, которое извлекли из раствора выпариванием. Второй и третий комплексы синтезировали на основе первого, добавив к нему азот- и фторсодержащие реагенты.

Затем авторы исследовали строение полученных молекул с помощью рентгеноструктурного анализа. Этот метод позволяет определить взаимное расположение атомов в веществе по тому, как оно рассеивает рентгеновские лучи. Анализ показал, что в каждом из комплексов атом иридия соединяется только с одной молекулой бис(имино)аценафтена. Остальное пространство вокруг иридия занимают вспомогательные лиганды. При этом наиболее необычное строение имел второй комплекс, содержащий молекулу оксида азота(II), расположенную по отношению к иридию «изогнутым» способом. Особенностью этого соединения является его неустойчивость, поскольку оксид азота легко отделяется от остальной части комплекса.

Оксид азота(II) известен своей биологической активностью: он участвует во многих биохимических реакциях в клетке, в частности, способен вступать в реакции с белками, приводя к нарушению их функции. В связи с этим оксид азота, образующийся при распаде полученного авторами комплекса, может потенциально использоваться для борьбы с раком.

«Мы планируем исследовать биологическую активность как уже полученных, так и вновь синтезированных комплексов иридия с бис(имино)аценафтенами на раковых клетках, поскольку такие окислительно-восстановительные системы, по нашему мнению, перспективны для их уничтожения. Если на клеточных культурах эксперименты пройдут успешно, мы сможем продолжить их на мышах», — рассказывает ведущий исполнитель проекта, поддержанного грантом РНФ, Артем Гущин, доктор химических наук, заведующий лабораторией химии комплексных соединений, главный научный сотрудник ИНХ СО РАН.