Химики СПбГУ научились управлять растворимостью

Растворимость — это способность одного вещества смешиваться с другим, образуя однородные системы (растворы). Большинство химических реакций протекают в растворах, в них же в подавляющем большинстве случаев осуществляют и изучение структуры веществ. Именно поэтому растворитель должен не только хорошо растворять вещества, но и не вступать с ними в реакцию. Особенно эта проблема актуальна для металлорганических соединений, которые обладают чрезвычайно высокой способностью вступать в разнообразные химические превращения.

Вместе с тем металлорганические соединения применяются во многих областях, в том числе в фармацевтике. Они проявляют разнообразные типы биологической активности, поэтому сами могут входить в состав лекарств, а также быть катализаторами многих химических реакций.

Традиционно работа с малорастворимыми соединениями сводится к увеличению объема растворителя. В итоге в разы увеличивается стоимость продукта. Ученые СПбГУ выдвинули гипотезу, что один из подходов к увеличению растворимости может быть связан с применением специальных добавок — соединений, которые образуют множественные специфичные слабые контакты с растворяемым соединением, способствуя его переходу в раствор.

«Исследуя растворимость соединений платиновых металлов, мы обнаружили, что при замене в структуре растворителя — дихлорметана — атомов хлора на атомы йода наблюдается резкое увеличение растворимости. Мы установили, что в этом случае ключевым фактором, увеличивающим растворимость, является специфическое слабое взаимодействие между растворителем и соединением — галогенная связь», — рассказал первый автор работы, доцент СПбГУ Михаил Кинжалов.

Природа галогенной связи была установлена около 20 лет назад, но ее влияние на растворимость веществ не изучалось. Таким образом, химики СПбГУ открыли принципиально новый способ управления растворимостью соединений. В результате серии экспериментов ученые обнаружили, что дийодметан отлично растворяет многие классы металлорганических соединений с разным строением. Дийодметан химически инертен к металлорганическим соединениям, и при его использовании наблюдается увеличение растворимости в 2–15 раз по сравнению с традиционными растворителями — трихлорметаном (хлороформ) и дихлорметаном.

Результаты исследования помогут химикам оптимизировать условия синтезов, а также упростят исследования веществ с целью понимания их структуры. В перспективе открытие, сделанное учеными СПбГУ, увеличит арсенал металлорганических соединений, которые могут быть использованы в фармацевтике, электронике и прикладной химии.

На фото Мария Кашина, студентка бакалавриата СПбГУ по направлению «Химия», выполняющая ВКР под руководством Михаила Кинжалова.