ИСТИНА

В настоящее время несомненно актуальной является научная проблема синтеза разнообразных фотоактивных сэндвичевых структур на основе ограниченного числа непредельных соединений и разработки супрамолекулярных методов самосборки и управления их свойствами, обеспечивающих реализацию основных типов фотопроцессов, что в перспективе позволит рассчитывать на создание фотопереключаемых молекулярных устройств, фотоуправляемых молекулярных машин, иерархических “умных” фотохромных и сенсорных материалов для практических применений. В рамках проекта будет проведено обстоятельное исследование всех основных типов фотопроцессов - люминесценции, переноса энергии, переноса заряда, геометрической изомеризации, реакции [2+2]-фотоциклоприсоединения (ФЦП) в сэндвичевых структурах на основе непредельных соединений для выявления наиболее эффективных способов супрамолекулярного управления этими процессами. В качестве объектов исследования выбраны восемь наиболее характерных и в тоже время неописанных ранее супрамолекулярных систем сэндвичевого строения на основе ключевых типов непредельных соединений, способных благодаря наличию аммониоалкильных заместителей и (или) краун-эфирных фрагментов к образованию сэндвичевых комплексов. Подробный анализ пространственного строения сэндвичевых структур будет выполнен методами ЯМР-спектроскопии в растворах и рентгеноструктурного анализа в кристаллическом состоянии, а также дополнен квантово-химическими расчетами, результаты которых позволят оценить энергетику их самосборки и синергетические эффекты разных типов супрамолекулярных взаимодействий (водородных связей, стэкинг-взаимодействий, ион-дипольных взаимодействий с катионами металлов). Квантовые выходы люминесценции, фотоизомеризации и реакции ФЦП сэндвичевых комплексов будут измерены методами электронной спектроскопии. Регио- и стереоселективность ФЦП предполагается исследовать методом ЯМР. Молекулярный дизайн фотоактивных сэндвичевых структур на основе непредельных соединений будет осуществлен с использованием эвристических подходов и методов компьютерного моделирования на разных уровнях теории. Предполагается также систематическое исследование термодинамики самосборки непредельных соединений в комплексы сэндвичевого типа. Следует отметить, что указанный полный цикл исследований, включающий высококвалифицированный синтез, качественные спектроскопические и структурные исследования не может быть осуществлен одними и теми же специалистами. Поэтому сотрудничество специалистов в области органического синтеза, супрамолекулярной химии и фотохимии является необходимым для выполнения проекта, направленного на создание фотоактивных сэндвичевых структур, не имеющих аналогов в мире.

Будут созданы фотоактивные сэндвичевые структуры на основе непредельных соединений, не имеющие аналогов в мире, и разработаны способы супрамолекулярного управления (посредством водородных связей, комплексообразования с ионами металлов, стэкинг-взаимодействий) протекающими в них разнообразными фотопроцессами, такими как люминесценция, перенос энергии, перенос заряда, обратимые реакции геометрической фотоизомеризации и ФЦП, что позволит выйти на получение фотопереключаемых молекулярных устройств, фотоуправляемых молекулярных машин, иерархических “умных” фотохромных и сенсорных материалов для практических применений. Запланированные результаты соответствуют мировому уровню исследований, они позволят раскрыть значительные преимущества и возможности фотоактивных сэндвичевых структур на основе непредельных соединений и супрамолекулярных методов управления их оптическими, люминесцентными и фотохимическими свойствами, которые до настоящего времени все еще остаются нереализованными. Результаты проведенных исследований будут опубликованы в виде серии статей в высокорейтинговых международных и российских журналах, представлены на научных российских и международных конференциях, будут регулярно сообщаться РНФ в форме отчетов. Будут сделаны заявки на получение патентов. Будет обеспечено участие молодых ученых, студентов, аспирантов и женщин из Центра фотохимии РАН и с химического факультета МГУ им. М. В. Ломоносова, задействованных в данном проекте. Наиболее важные результаты будут включены в курсы лекций для студентов и аспирантов на химическом факультете МГУ им. М. В. Ломоносова, в Центре фотохимии РАН, в МФТИ. Эффективному взаимодействию между участниками проекта способствует тот факт, что большинство участников проекта, вовлеченных в выполнение предложенной программы, ранее уже проводили совместные исследования. Реализация проекта укрепит в еще большей степени взаимодействие участников проекта из Центра фотохимии РАН и химического факультета МГУ им. М. В. Ломоносова.