 |
В ТГУ создали люминофоры по новому рецепту
Российские учёные разработали эффективный метод синтеза органических молекул с интенсивной люминесценцией. Он позволит легко, дёшево и эффективно производить целый класс новых светящихся материалов, применяемых в медицине и технике.
В исследовании участвовали специалисты Тольяттинского государственного университета, Института элементоорганических соединений им. А.Н. Несмеянова РАН (Москва) и Уфимского института химии РАН. Проблема, которую решила группа учёных, заключается в сложности контролируемого получения специфических органических молекул – пиразолов. Эти соединения крайне востребованы в фармацевтике, материаловедении и химической промышленности, так как на их основе создают лекарства, люминофоры и другие функциональные материалы. Однако при синтезе пиразолов часто образуется смесь «близнецов» – региоизомеров, то есть молекул, близких по структуре, но разных по свойствам. Разделить такие смеси крайне сложно.
Химикам удалось найти условия, при которых реакция протекает строго в одном, нужном направлении, позволяя получать целевые «светящиеся» вещества – 5-стирилпиразолы – с высочайшей селективностью (до 97%) и количественным выходом до 98%. Это феноменально высокий результат, означающий, что реакция прошла почти до конца, и потери на побочные процессы, испарение, очистку и т.д. – минимальны.
В основе разработанного подхода лежит предварительная модификация исходных веществ с помощью аминов – органических соединений, которое часто используют в химии как катализатор или основу. Для синтеза 5-стирилпиразолов требуются два ингредиента: сопряжённые ениноны (органические вещества с высокой реакционной способностью) и гидразин (соединение азота с водородом).
Когда учёные их смешивали по старым рецептам, реакция шла вслепую. В результате получалась бесполезная смесь двух «близнецов» – нужного 5-стирилпиразола и ненужного 3-стирилпиразола. Добавление пиперидина как вспомогательного элемента полностью изменило и процесс, и полученный результат.
– Ениноны сложны и непредсказуемы. В них есть два химически активных центра, своеобразные «липучки», и непонятно, какая из них первой схватится со вторым ингредиентом. Это и было главной проблемой. Амин как бы «закрывает» одну из «липучек», делая енинон более управляемым и предсказуемым. И когда к нему присоединяется гидразин, реакция идёт уже по нужному нам пути, – отмечает один из авторов исследования Александр Голованов, доктор химических наук, профессор, начальник НИЛ-13 им. С.П. Коршунова «Органический синтез и анализ» НИИ прогрессивных технологий ТГУ. – После выполнения своей задачи амин отщепляется, подобно временному каркасу и образуется почти стопроцентно чистый 5-стирилпиразол.
Весь процесс синтеза химикам удалось оптимизировать до двух стадий, которые проводятся в одной колбе без выделения промежуточных продуктов. Такой метод, известный как «one-pot synthesis» (синтез в одном сосуде), не только упрощает методику, но и делает её экономически выгодной.
В ходе экспериментов исследователи получили целое семейство из 26 разных светящихся молекул с очень высоким выходом (до 97-98%). Все соединения обладают интенсивной флуоресценцией в синей области спектра. Максимальная абсолютная квантовая люминесценция – мера эффективности свечения – достигла рекордного значения 0.7 (70%), что сравнимо с лучшими коммерческими люминофорами.
– Наш метод решает давнюю проблему химиков-органиков – контроль региоселективности в синтезе пиразолов, – прокомментировал профессор Александр Голованов. – Мы не только предлагаем эффективный инструмент для лабораторного получения таких соединений, но и открываем возможность для их масштабирования и практического применения. Высокие люминесцентные свойства полученных веществ делают их перспективными для создания новых OLED-материалов, химических сенсоров, люминесцентных меток*.
Исследование выполнено при поддержке Министерства науки и высшего образования Российской Федерации. Результаты работы учёных опубликованы в авторитетном международном научном журнале Тhе Jоurnаl of Оrganiс Сhemistry.
*Люминесцентные метки – это светящиеся молекулы или частицы, которые используются для обнаружения и визуализации ничтожно малых количеств вещества. Они незаменимы в медицине для диагностики болезней, в биологии для изучения живых клеток, а также в криминалистике и промышленности для защиты от подделок и контроля качества.
Контактное лицо: Ольга Колпашникова (написать письмо автору)
Компания: ТГУ (все новости этой организации)
Добавлен: 13:01, 04.12.2025
Количество просмотров: 31
Страна: Россия
| От горсти черного пороха к красочным фигурам в небе: ученые Пермского Политеха рассказали, как устроен новогодний салют, ПНИПУ, 21:36, 03.12.2025, Россия |
91 |
| Наступила пора подготовки к Новому году, в честь которого город превращается в настоящую сказку, благодаря ярким фейерверкам. Ученые ПНИПУ рассказали, из чего состоит салют, зачем в нем два заряда, что происходит на каждом этапе полета, как искры складываются в красивые фигуры в небе и какие из них самые сложные. |
|
| Пермские ученые создали робота-пациента для борьбы с гипертонией, ПНИПУ, 20:39, 02.12.2025, Россия |
129 |
| Ученые ПНИПУ совместно с коллегами из ФЦССХ им. С.Г. Суханова и ПГМУ им. Е.А. Вагнера разработали многоуровневый обучающий комплекс на основе антропоморфного робота-симулятора. Данный метод демонстрирует 11% превосходство в освоении практических умений по сравнению с традиционными подходами. |
|
|
|
