Большинство окружающих нас химических материалов построены из атомов углерода. Однако его «соседи» по таблице Менделеева – бор и азот – могут выступать альтернативными «строительными блоками» для новых соединений. Связи между бором и азотом выполняют в молекулах ту же структурную роль, что и связи между атомами углерода, но обладают важным отличием: в них неравномерно распределен заряд и они легче вступают в химические реакции. Поэтому такие соединения широко применяются для создания различных материалов, от прочной высокотемпературной керамики до гибкой полимерной электроники. Однако вплоть до последнего времени существовало только два метода образования связей бор-азот, что сильно ограничивало разнообразие доступных для синтеза молекул.
Химики из Института элементоорганических соединений РАН предложили новый способ, позволяющий создать связь между азотом и бором в органических молекулах. Для реакции авторы использовали активные азотсодержащие частицы (нитрены) и органические соединения с атомами бора. Благодаря высокой реакционной способности нитрен легко «встраивается» в связь между бором и водородом и меняет химические свойства всей молекулы. Это можно сравнить с тем, как вставка нового слова в середину предложения меняет его смысл.
Однако скорость взаимодействия нитренов с борсодержащими молекулами оказалась очень высока. Поэтому, чтобы управлять процессом и избежать образования сложной смеси продуктов, ученые использовали катализатор, направляющий энергию молекул в нужное русло. Авторы протестировали более сорока различных катализаторов, прежде чем обнаружили, что комплексы рутения и родия с аминокислотами справляются с этой задачей наилучшим образом.
«Мы надеемся, что новая реакция станет полезным инструментом для химиков-синтетиков. Она позволяет соединять органические соединения с атомами бора с разнообразными азотсодержащими молекулами, включая природные и биологически активные соединения. Этот подход можно использовать для создания ярких флуоресцентных меток для биохимических исследований или материалов для гибкой органической электроники», – цитирует Российский научный фонд доктора химических наук Дмитрия Перекалина.
