Российские ученые «усилили» фосфорорганическую кислоту

Группа российских ученых из Института металлоорганической химии им. Г.А. Разуваева РАН (Нижний Новгород) провела исследование электронного строения фосфорорганических соединений. Его результаты были опубликованы в журнале Chemical Communications. Работа ученых поддержана грантом Российского научного фонда (РНФ) и открывает новые возможности в области синтеза элементоорганических соединений, используемых в промышленности, медицине и сельском хозяйстве.

Фосфорорганические соединения — класс элементоорганических производных, в которых содержатся один или несколько атомов фосфора и органические фрагменты. К ним, в частности, относятся важнейшие компоненты биологических систем – нуклеиновые кислоты (ДНК и РНК), многие важные коферменты, аденозинтрифосфат (АТФ) – переносчик энергии в живых организмах, некоторые витамины. Фосфорорганические соединения широко используются в промышленности (получение смазок, жидкостей для гидравлики, пластических материалов), медицине (противоопухолевые и противовирусные препараты), сельском хозяйстве (пестициды).

В соавторстве с коллегами из Германии и Великобритании химики из Института металлоорганической химии им. Г.А. Разуваева (ИМХ РАН) описали кардинальное изменение кислотных свойств слабой дифенилфосфиновой кислоты при координации с соединением бора. Участие российской группы в этом исследовании состояло в теоретическом моделировании и объяснении изменений свойств кислоты при взаимодействии с борорганикой. Природа взаимодействий между фрагментами в комплексе, приводящих к увеличению кислотности, установлена с помощью квантово-химических расчетов.

Один из соавторов работы, заведующий лабораторией в ИМХ РАН Сергей Кетков объяснил усиление кислотности фосфорорганического соединения при координации с борорганикой особенностями электронного строения комплекса. «Изменение кислотных свойств дифенилфосфиновой кислоты обусловлено перераспределением электронной плотности в комплексе. В результате для отрыва иона Н⁺ от кислотного остатка в комплексе требуется намного меньше энергии, чем в случае некоординированной бором кислоты», – пояснил Кетков.

Образовавшийся при взаимодействии между фосфор- и борсодержащим фрагментами комплекс превращается в кислоту, сравнимую по силе с соляной. Такое изменение сопровождается существенным увеличением реакционной способности системы, что позволило получить целый ряд новых элементоорганических соединений фосфора, кремния и олова.

Области использования кремнийорганических силоксанов включают производство лакокрасочных составов и термостойких пластмасс. Кислородсодержащие органические производные олова активно применяют в катализе и для стабилизации полимеров. По мнению Сергея Кеткова, обнаруженное в работе ученых из ИМХ РАН резкое увеличение реакционной способности дифенилфосфиновой кислоты при образовании борорганического комплекса позволит разработать новые методы синтеза элементоорганических соединений, содержащих фосфор, бор, кремний, олово и другие элементы.