В мире химии произошло важное событие: российские учёные впервые синтезировали соединение нового класса — антиметаллоорганические каркасы (анти-МОК).
Это открытие имеет большое значение для фундаментальной химии. Оно может найти применение в различных областях, включая промышленность.
В исследовании приняли участие учёные из Южно-Уральского государственного университета (ЮУрГУ), Иркутского института химии им. А. Е. Фаворского СО РАН и Санкт-Петербургского государственного университета.
Структура анти-МОК отличается от структуры классических металлоорганических каркасов (МОК). В анти-МОК катионы металлов и линкерные молекулы поменялись местами. Это позволяет использовать анти-МОК для разделения жидких и газовых смесей, адсорбции газов и в качестве компонентов газовых сенсоров.
Синтез и исследование новых металлоорганических каркасов — перспективное направление современной химии. Учёные по всему миру работают над созданием новых веществ этого класса и находят им применение в различных областях.
В настоящее время МОК используются для разделения жидких и газовых смесей, адсорбции газов, а также в качестве компонентов для газовых сенсоров. Например, разделение смесей с помощью МОК позволяет выделять компоненты бензина с более высоким октановым числом. Адсорбция водорода на МОК позволяет значительно увеличить его количество при закачивании в баллоны автомобильного транспорта.
Структура обычного МОК представляет собой трёхмерную решётку, в узлах которой находятся положительно заряженные катионы металлов. Узлы соединяются между собой жёсткими линкерными молекулами — отрицательно заряженными ионами. Чаще всего это стержнеобразные двухзарядные ионы некоторых органических кислот.
Благодаря такой структуре вещество обладает высокой пористостью. Размер, форма и химические свойства пор могут быть изменены путём изменения типа катионов и линкерных молекул.
В новой работе учёные создали вещество, в котором катионы и линкерные молекулы поменялись местами. Теперь линкерными молекулами являются жёсткие стержнеобразные двухзарядные катионы, а в узлах решётки находятся анионы. Поры в структуре анти-МОК могут быть заполнены молекулами жидкостей или газов, как и в обычных МОК.
«Мы получили антиметаллоорганический каркас, в котором функцию анионов выполняют катионы, а функцию катионов — анионы», — пояснил Дмитрий Жеребцов, руководитель группы, доктор химических наук.
По словам учёных, их открытие может стать началом синтеза веществ этого класса другими научными коллективами. В мире уже существует несколько тысяч металлоорганических каркасов, а теперь к ним могут добавиться тысячи анти-МОК с новыми свойствами.
Получение нового типа соединений не потребовало дорогостоящих реактивов или сложного оборудования. Это позволяет предположить, что производство анти-МОК может быть рентабельным.
