Открыт новый класс слоистых соединений редкоземельных элементов
Исследователи из Института общей и неорганической химии им. Н.С. Курнакова РАН, факультета химии НИУ ВШЭ, Московского государственного университета им. М.В. Ломоносова и Дальневосточного федерального университета открыли новый класс слоистых соединений редкоземельных элементов. Эти соединения относятся к оснóвным солям и формируются при взаимодействии оксидов редкоземельных металлов с водными растворами простейшей аминокислоты — глицина.
Открытие российских учёных расширяет фундаментальное понимание химии редкоземельных элементов и прокладывает новые подходы к получению функциональных материалов на основе редкоземельных металлов для биомедицинских (средства для биовизуализации и доставки лекарств), сенсорных (люминесцентные детекторы температуры) и каталитических применений. Результаты работы опубликованы в European Journal of Inorganic Chemistry.
Схема взаимодействия оксидов редкоземельных элементов с водными растворами глицина в мягких условиях (60—120 °C) с образованием новых слоистых соединений — оксогидроксоглицинатов редкоземельных элементов. RE — редкоземельный элемент; Gly — глицин
Оксиды редкоземельных элементов и аминокислоты относятся к веществам, которые химики изучают уже не одно десятилетие. Первые широко применяются в современных лазерных, электронных и каталитических технологиях, вторые известны как базовые «кирпичики жизни». Казалось бы, об их свойствах известно почти всё. Однако новое исследование российских химиков показало, что даже в области хорошо изученных соединений остаётся место неожиданному открытию: оксиды редкоземельных элементов оказались способны реагировать с простейшей аминокислотой — глицином, с образованием новых слоистых соединений.
Сотрудники ИОНХ РАН и университетов Москвы и Владивостока синтезировали и описали новый класс слоистых соединений редкоземельных элементов с глицином — оксогидроксоглицинаты, перспективные соединения для биомедицины и химической промышленности. Результаты работы прокомментировала научный сотрудник лаборатории синтеза функциональных материалов и переработки минерального сырья ИОНХ РАН кандидат химических наук Мария Теплоногова: «Открытые нами соединения достаточно необычны. Нестандартен и способ их получения — аминокислота глицин оказалась способна «расщеплять» при небольшом нагревании кристаллическую структуру оксидов редкоземельных элементов (РЗЭ), даже если они подвергались прокаливанию при 1000 °С. Примечательно, что полученные соединения по химическому поведению напоминают слоистые гидроксиды редкоземельных элементов, открытые около 20 лет назад и являющиеся перспективной платформой для создания передовых материалов, в том числе химических люминесцентных сенсоров. В то же время, ряд структурных особенностей новых соединений отличает их от гидроксидов и сближает с оксидами РЗЭ. Именно поэтому они являются своеобразным «недостающим звеном» между оксидами и слоистыми гидроксидами редкоземельных элементов».
Образцы оксидов редкоземельных элементов
Дополнительные эксперименты показали, что молекулы других аминокислот (аланина или фенилаланина), имеющих больший размер, в аналогичных условиях с оксидами РЗЭ не реагируют. Это позволило авторам предположить, что формирование новых соединений РЗЭ происходит по топотактическому механизму, то есть в ходе реакции частично сохраняется пространственное расположение катионов, характерное для исходных веществ — оксидов РЗЭ.
Работа поддержана Российским научным фондом (№ 24-73-00216).
Источник: пресс-служба Минобрнауки России.
