Исследованы свойства комплексных соединений технеция
Сотрудники лабораторий химии технеция и анализа радиоактивных материалов Институт физической химии и электрохимии им. А.Н. Фрумкина Российской академии наук синтезировали и исследовали структуры трёх комплексных соединений гексабромотехнетат-аниона — иона, состоящего из центрального атома технеция в степени окисления +4, окружённого шестью атомами брома.
Соединения различались органическими катионами на основе имидазолия: в качестве заместителя в амидазольном кольце выступали водород, метильная группа (CH₃) или этильная группа (C₂H₅). Цель работы — выяснить, как длина заместителя влияет на нековалентные взаимодействия в кристаллической решётке.
Биохимические и фармакологические свойства соединений технеция представляют большой интерес, потому что один из изотопов технеция, технеций-99м, или «медицинский технеций», — ключевой химический элемент для радиомедицины. Радиофармпрепараты на основе технеция — 99м используются более чем в 87 % всех радионуклидных исследований: для функциональной диагностики щитовидной железы, слюнных желез, желудка, мозга, в диагностике новообразований, включая визуализацию опухолей молочной железы, а также диагностике заболеваний сердечно-сосудистой, кроветворной и центральной нервной системы.
Нековалентные супрамолекулярные взаимодействия в кристалле определяют многие свойства вещества: от структуры кристалла, температуры плавления и магнитных свойств до способности участвовать в метаболизме. Поэтому специалисты стремятся понять, как нековалентные взаимодействия возникают, от чего зависят и как можно при синтезе повлиять: сначала на них, а затем через них — на структуру кристалла и свойства материала.
Исходным сырьём был пертехнетат аммония, в котором технеций находится в степени окисления +7. В результате синтеза во всех случаях технеций был восстановлен до степени окисления +4. Соединение с метильным заместителем (средней длины) удалось получить в двух полиморфных формах — триклинной и ромбической.
Структурные формулы синтезированных соединений
Кристаллографический анализ показал: чем длиннее углеводородный заместитель в катионе, тем больше в кристалле водородных связей, но тем меньше анион-анионных и других типов контактов. Вероятно, соединения с длинными заместителями менее стабильны.
Нагрев от −173 °C до комнатной температуры почти не изменил сетку нековалентных взаимодействий.
Было обнаружено четыре типа супрамолекулярных структур для соединений подгруппы марганца, образовавшихся за счёт непосредственных контактов анионов друг с другом: димеры, линейные цепи (самый частый случай), зигзагообразные цепи и двумерные сетки.
Анализ электростатического потенциала (распределения заряда внутри молекулы или иона) показал: замена центрального атома — например, технеция на рений, — почти не меняет распределение электронной плотности. Но замена внешнего атома (например, переход от гексаброматехнетату к гексахлортехнетату) меняет его сильно, из-за того, что хлор и бром в разной степени притягивают электроны.
Важный результат дала масс-спектрометрия. В масс-спектрах комплексных соединений с гексабромтехнетатами были обнаружены пики, указывающие на наличие кластеров от двух до пяти атомов технеция. При этом положение характерных пиков в масс-спектрах не зависело от природы органического катиона. Полученные масс-спектры можно рассматривать как характерные «отпечатки», указывающие на присутствие галогенидов технеция. Метод позволяет обнаруживать технеций при очень низких концентрациях, вплоть до 1 микрограмма технеция на литр раствора.
Результаты работы опубликованы в журнале Dalton Trasactions.
Источник: пресс-служба Минобрнауки России.
