Химики СПбГУ получили «супрамолекулярные узлы»

Галогенная связь по своей сути является аналогом широко известной водородной связи, в которой функцию атома водорода выполняет атом галогена. Галогенная связь возможна благодаря тому, что заряд вокруг атомов галогенов распределен неравномерно и во многих их соединениях наблюдается область с недостатком отрицательного заряда, то есть положительно заряженная область. Именно благодаря ее наличию возможно взаимодействие галогена с нуклеофилом. Галогенные связи важны в биохимии при метаболизме галогенсодержащих соединений, в материаловедении — при создании люминофоров (светящихся веществ) с регулируемыми фотофизическими свойствами и для стабилизации бризантных взрывчатых веществ.

В недавно опубликованной работе химиков из СПбГУ петербургские исследователи показали, что галогенные связи, возникающие между четырьмя атомами галогенов в структурах известных и новых симметричных соединений платины и палладия, заставляют молекулы этих соединений группироваться в супрамолекулярные слои. Особенностью этих взаимодействий является то, что они происходят с участием атомов галогенов, привязанных к углероду, у которых есть область с положительным зарядом, а также атомов галогенов, соединенных с атомами металлов, у которых этой области нет (см. рисунок). В итоге отталкивание галогенов (обозначены на рисунке минусами) при атомах металлов компенсируется их притяжением к атомам галогенов (обозначены на рисунке плюсами) при атомах углерода.

Такое «внутреннее напряжение» противоборствующих сил, которое имеется в этом наборе взаимодействий, и мотивировало авторов работы назвать его «супрамолекулярным узлом», в котором отрицательные заряды стянуты под действием их притяжения к положительным.

«В перспективе такой тип взаимодействий поможет эффективно выстраивать материалы с новыми регулируемыми полезными свойствами, в которых силы межатомного отталкивания могут быть компенсированы силами межатомного притяжения. Это могут быть лекарственные препараты, светоизлучающие материалы с настраиваемыми характеристиками, а также стабилизированные энергетические конденсированные системы», — отметила один из авторов исследования, профессор СПбГУ, профессор РАН Надежда Бокач.

Исследование поддержано Российским научным фондом (грант № 19‐13‐00013), Российским фондом фундаментальных исследований (проект № 18‐29‐04006) и Советом при президенте Российской Федерации по науке, технологиям и образованию (проект № MK‐4457.2018.3).