Исходным материалом для синтеза был пертехнетат, в котором технеций имеет степень окисления +7. Восстановление технеция проходило через образование промежуточных соединений, с технецием в степени окисления +6.
«Структуры четырех синтезированных соединений сильно отличаются, – рассказал один из авторов работы, научный сотрудник лаборатории анализа радиоактивных материалов Антон Новиков. – Изомерия гетероцикла во много определяет строение комплексного соединения».
При синтезе комплексного соединения с лигандом -пиразином было получено два структурно близких продукта, но с разной степенью окисления металлоцентра (+5 и +6). Уникальным является комплексное соединение с лигандом-бензотиазолом.
«Подобных соединений ранее синтезировано не было, – отметил Антон Новиков. – В его структуре два атома технеция связаны азотным мостиком. Это значит, что один и тот же атом азота связан с одним атомом технеция тремя ковалентными связями, а с другим – координационной связью. При этом все связи достаточно короткие».
Синтезировать кристаллический продукт с пиримидином (Pyrm) в аналогичных условиях не удалось.
Cравнение новых синтезированных нитридных комплексов с ранее описанными оксокомплексами аналогичного строения (с ядром Tc=O) показало, что нитридные соединения более поляризуемы и более реакционно активны, чем оксокомплексы. Нитридные комплексы менее термостабильны. Анализ методом Хиршфельда показал, что основной вклад в упаковку кристаллов вносят водородные связи и контакты типа H···H.
Полученные результаты имеют большое практическое значение. Изотоп Tc-99m (медицинский технеций) чаще других радиоактивных элементов используется для радиодиагностики. Чтобы радиоактивная метка – технеций попал в нужный орган (например, в сердце или мозг), его нужно «упаковать» в специальную молекулу-носитель. От ее свойств, например, водорастворимости или жирорастворимости будет зависеть, сможет технеций путешествовать с током крови или проникать через клеточную стенку. Понимание химического поведения технеция: структур его соединений, распределения в них электронной плотности и типов химических связей, а также механизмов олигомеризации и роли нековалентных взаимодействий – во взаимодействии с различными лигандами необходимо для эффективного и безопасного применения существующих радиофармпрепаратов и разработки новых.
Выявленные различия в стабильности и условиях формирования комплексов технеция также важны для совершенствования технологий переработки ядерных материалов.
Работа имеет не только академическое значение. Она даёт материаловедам и инженерам-атомщикам надёжные знания о том, как технеций будет вести себя в содержащем углерод ядерном топливе нового поколения, при каком содержании углерода возможно опасное распухание топливных стержней. И, наконец, о том, в каких карбидных матрицах, устойчивых к высоким температурам, лучше иммобилизовать технеций.
По материалам: A. Volkov, Anton P. Novikov, Mikhail S. Grigoriev, Iurii M. Nevolin, Anna D. Krot, Karim A. Zagidullin, Evgeny V. Abkhalimov. Experimental and theoretical studies of technetium complexes with N-heterocycles: TcN vs TcO. Journal of Molecular Structure, Volume 1363, 25 June 2026, 145757.
DOI: https://doi.org/10.1016/j.molstruc.2026.145757
Материал подготовлен: Ольга Макарова / Пресс-служба ИФХЭ РАН