Проекты

Синтез и строение координационных полимеров переходных металлов с анионами замещённых малоновых кислот и мостиковыми N-донорными лигандами

Работа призёра конкурса проектов и исследований «Инженеры будущего» открытой городской научно-практической конференции «Инженеры будущего» в секции «Прикладная химия, физическая химия» среди работ учащихся 10–11 классов

Направление работы: Инженеры
Авторы работы: ГБОУ Школа № 1583
Предметы: Химия
Классы: 11 класс
Мероприятия: Конкурс проектов и исследований «Инженеры будущего» открытой городской научно-практической конференции «Инженеры будущего» 2021 года

Актуальность

В работе изучается возможность получения новых координационных соединений цинка(II) с анионами диэтилмалоновой кислоты и N-донорным гетероароматическим лигандом 4,4’-бипиридилом, а также исследуется влияние дополнительного депротонирования кислоты на строение координационного полимера.

Синтезированные в ходе исследования координационные полимеры, обладающие пористостью, могут использоваться в современной химической промышленности в качестве аналогов молекулярных сит, для разделения смесей, для хранения и сепарации газов, в катализе. Важнейшее направление использования металлоорганических координационных полимеров – разделение смесей оптических изомеров или гетерогенный энантиоселективный катализ.

Это актуально для получения новых лекарственных препаратов, душистых веществ, пищевых добавок и других биологически активных соединений: провести синтез целевого продукта с заданной оптической чистотой (хиральностью), т. к. при обмене веществ в живых организмах пары оптических изомеров воспринимаются биологической системой как разные вещества.

Цель

Синтез и изучение строения координационных полимеров цинка(II) с диэтилмалоновой кислотой и N-донорным гетероароматическим лигандом 4,4’-бипиридилом.

Задачи

  1. Синтезировать координационные полимеры ZnII с использованием карбоксильного лиганда в виде кислоты и в виде натриевой соли и N-донорным лигандом.
  2. Изучить влияние на строение продукта внесения в реакционную смесь депротонированной формы малонатного аниона при синтезе полимера.
  3. Изучить строение с помощью основных методов физико-химического исследования (рентгеноструктурный анализ, ИК-спектроскопия).

Оснащение и оборудование, использованное при создании работы

Приборы и реактивы:

  • Дистиллированная вода
  • Ацетонитрил (<99,9%)
  • Zn(NO3)2∙6H2O
  • Диэтилмалоновая кислота (98%)
  • 4,4'-бипиридин (98%)
  • Гидроксид натрия

Оборудование:

  • Аналитические весы
  • ИК-спектрометр

Описание

  1. Автор провёл синтез координационного полимера медленным смешиванием растворов по известной методике.

  1. Автор исследовал влияние использования гидроксида натрия на строение продукта реакции: был проведён второй синтез в изменённых условиях. Этот синтез был осуществлён впервые.
  2. В результате исследования автором было показано, что дополнительное использование гидроксида натрия приводит к получению 2D-полимера. 
  3.  Автор подтвердил строение полученных соединений методами ИК-спектроскопии и рентгеноструктурного анализа (РСА).

Результаты работы/выводы

  1. Проведены исследования влияния использования гидроксида натрия на строение продукта реакции. Один из двух проведённых синтезов был осуществлён впервые.
  2.  По результатам эксперимента можно утверждать, что дополнительное использование гидроксида натрия приводит к получению 2D-полимера. Для получения каркасного пористого полимера необходимы дальнейшие исследования.

  1. Строение полученных соединений подтверждено методами ИК-спектроскопии и рентгеноструктурного анализа (РСА).

Перспективы использования результатов работы

Изменяя условия проведения эксперимента, мы планируем получение каркасного пористого полимера.

Сотрудничество с вузом/учреждением при создании работы

ИОНХ РАН

Награды/достижения (в каких конкурсах и с какими результатами выставлялась ранее эта работа)

Московская научно-практическая конференция школьников «Технопарк» 2021 – призёр.

Городской конкурс проектов «Ресурсосбережение: инновации и таланты» 2021 – призёр.