г. Москва, Ленинский проспект, 47
Телефон: +7 499 137-29-44
Факс: +7 499 135-53-28
2 декабря 2016 г.

Александр ПОТЕМКИН:«Химия для укрепления России»

Александр ПОТЕМКИН:«Химия для укрепления России»

Александр Потемкин — студент МГУ, а все свободное от учебы время проводит в лаборатории в Институте органической химии им. Н.Д. Зелинского РАН. С 2015 года Александр в составе группы высококвалифицированных специалистов работает над выполнением гранта РНФ, направленного на разработку экологичных энергоемких соединений, представляющих интерес в качестве компонентов ракетных топлив нового поколения. Александр занимался разработкой эффективного "one-pot" способа синтеза двух энергоемких соединений, 4,9-бис(тринитрометил)-1,2,4-триазоло[3,4-d]-1,2,4-триазоло[3,4-f]фуразано[3,4-b]пиразина и его (фтординитрометильного) аналога, основанного на оригинальной каскадной реакции. В результате проведенной работы удалось сделать указанные вещества доступными, а наработанные образцы были протестированы в качестве компонентов ракетных топлив. Большое количество азота и кислорода в составе полученных соединений позволяет создать топлива образующие в результате горения лишь азот и углекислый газ, что позволяет рассматривать их как уникальные экологичные компоненты, не загрязняющие окружающую среду.

Cтудент химфака МГУ Александр Потемкин, интересуясь энергоемкими соединениями, нашел приложение своим идеям и планам в ИОХ РАН. Молодой исследователь признался, что ему было приятно, что их исследования высоко оценили, предоставив грант РНФ. Это открывает больше возможностей для исследований.

Как отметил Александр, химия - это любовь со школы:
— Химия изучает природу, а также создает то, чего в природе нет. Это очень интересно! Химия — как конструктор, в котором множество разных деталей, а с помощью химических превращений из этого конструктора строятся разные молекулы с разнообразными свойствами. Однако освоение манипулирования таким конструктором очень зависит от преподавателя. Мне в этом повезло, поэтому химия стала моим призванием. Развитие химии энергоемких соединений —это возможность усилить Россию.

При поступлении в МГУ Александр выбрал группу № 109, которая дает возможность проходить практику или работать в лабораториях академических институтов.

Со слов молодого исследователя, именно в ИОХе он познакомился с серьезной химией.
— Это полное погружение в исследования. В ИОХе узнал, что такое наука.
Ученые из лаборатории азотсодержащих соединений ИОХ РАН под руководством д.х.н. А.Б. Шереметева разрабатывают
эффективные способы синтеза различных энергоемких соединений на основе гетероциклических соединений.
В частности, при работе над синтезом 4,9-бис(тринитрометил)-1,2,4-триазоло[3,4-d]-1,2,4-триазоло[3,4-f]фуразано[3,4-b]пиразина и его (фтординитрометильного) аналога, нами исследовано нуклеофильном замещении атомов хлора в 4,5-дихлорфуразано[3,4-b]пиразине при действии солей 5тринитрометил- или 5фтординитрометилтетразолов. Промежуточно образующиеся бис-тетразолильные производные в условиях реакции выбрасывают молекулы азота из тетразольного циклы, что ведет к формированию аннелированного 1,2,4 триазольного цикла, т. е. наша оригинальная каскадная реакция one pot процесса сразу дает целевые продукты. Таким образом, впервые показано, что тетразолы, включающие полинитроалкильные заместители, могут быть использованы для получения сложных полиазотистых структур включающих указанные заместители.

Создание новых эффективных энергоемких композиций (взрывчатых, пиротехнических и специальных составов и топлив различного назначения), требует подбора компонентов (неорганических и органических веществ), обладающих заданным набором свойств. Составы, в которых используются энергоемкие соединения, обычно включают несколько компонентов, каждый из которых выполняет определенную роль. Элементный состав используемых веществ, их строение, физико-химические и специальные свойства оказывают существенное влияние, на энергетические и эксплуатационные характеристики изделия в целом. Для того, чтобы состав был эффективен и надежен, все компоненты должны дополнять друг друга, обеспечивая нужных результат. Изучение свойств компонентов (индивидуальных энергоемких соединений) и их смесей является актуальной задачей.

Для этого ученые из ИОХ РАН изучают методы синтеза соединений, включающих несколько азольных циклов (от пиррола до тетразола, изоксазол, фуразан...), связанных в линейные ансамбли или аннелированных с другими циклами, содержащих различное количество и комбинации эксплозофорных (нитро-, нитрамино-, нитрокси-, азо-, азокси-, тринитрометил-, фтординитрометил- и др.) и вспомогательных групп. Комбинирование гетероциклов друг с другом, а также с указанными группами, обеспечит получение серии новых энергоемких соединений. Изучение физико-химических, химических и специальных свойств синтезируемых соединений, выявление закономерностей структура-свойство является неотъемлемой частью этих исследований.
Исследователи решают такие задачи, как разработка методов конструирования новых энергоемких соединений, в элементном составе которых соотношение атомов азота к атомам углерода больше двух. Большое количество атомов азота в целевых структурах обеспечит превалирование не токсичного газообразного азота в продуктах их управляемого превращения (горения или взрыва), что благоприятно сказывается на экологической безопасности.

Целью проекта является расширение ассортимента экологичных и энергоемких соединений; именно формирование сырьевой базы может стать ключом к решению насущных проблем. Новизна предлагаемого исследования состоит в разработке методов конструирования новых энергоемких соединений, характеризующихся новым сочетанием эксплозофорных групп и структурных фрагментов, приводящих к образованию обогащенных кислородом полиазотистых веществ с хорошими эксплуатационными характеристиками. Выявление закономерностей структура-свойство позволит более обоснованно планировать новые объекты для целенаправленного синтеза. Создание новых энергоемких компонентов и подготовка при этом молодых специалистов – необходимая потребность, которая решается при выполнении проекта.

— Я отрабатывал методики, проводя реакции в различных условиях. Нужно было и сконструировать четырех-членный конденсированный полицикл, и сделать полинитрованные метильные группы, - рассказал А. Потемкин. – В начале исследовались другие подходы, однако и выходы были не очень хорошими. Лишь после многочисленных экспериментов дошли до эффективной схемы синтеза, давшей хороший выход.
Александр признался:

— В процессе исследования многое не получалось, приходилось переделывать снова и снова. Я много чего нового для себя открыл:освоил работу с высо кореакционно способными и опасными соединениями, изучил технику безопасности, методы выделения и очистки и много другое....Эта работа оказалась во многом полезна и для учебного процесса в МГУ. Очень хорошая практика!

Со слов Потемкина, проводимое исследование очень актуально, и найдет свое применение в повышении безопасности и обороноспособности страны:

— Ракеты делают и сейчас. А мы изобретаем компоненты для ракетных топлив, которые будут использоваться в будущем.

Структура полученных соединений детально исследуется спектральными методами (мультиядерный ЯМР, ИКС, масс-спектры), а также рентгеностуктурным анализом. Для изучения энергоемких характеристик соединений привлекаются специалисты смежных организаций.
Имея положительную энтальпию образования, высокую плотность, хорошую термическую стабильность, полученные соединения представляют потенциальный интерес в качестве компонентов различных энергоемких композиций. Для определения перспектив использования соединения наработаны и изучены закономерности их горения в широком диапазоне давлений.

—Какой совет можете дать молодым ученым?
— Главное — найти то, что тебе нравится. Дальше сам захочешь делать, читать дополнительную литературу и развиваться.

—Какими качествами должен обладать молодой ученый?
— В первую очередь – любопытность и трудолюбие.

В планах у молодого ученого и дальше заниматься наукой:
— Хочется быть полезным. Своими разработками помочь стране. Решив одну задачу, мы двигаемся дальше..... Сейчас конструируем новый тип соединений. Ищем способы решения новой задачи, пытаемся применить известные и разработать оригинальные подходы..... В общем, занимаемся научными исследованиями.....

СПРАВКА ИОХ РАН:
Потемкин Александр Александрович
Д.р.: 30 января 1996
Студент
Химический факультет МГУ им. М.В. Ломоносова
Опыт работы:
Октябрь 2014 - по наст. время
лаборант
Институт органической химии им. Н.Д. Зелинского РАН, лаборатория №19
азотсодержащих органических соединений. Москва.
Научные интересы
Энергоемкие соединения

 

Конференции, проводимые институтом:

Все конференции »

Важные события:

ХХ Молодежная школа-конференция по органической химии ХХ Молодежная школа-конференция по органической химии пройдет в Казани с 18-21 сентября 2017г.
Уникальная база данных микроскопических изображений создана ИОХ РАН в рамках гранта РНФ Институт органической химии имени Н.Д. Зелинского РАН презентовал проект "Nano-space online", созданный в рамках реализации комплексной научной программы, поддержанной РНФ. Проект создан по инициативе лаборатории Валентина Ананикова. Познакомиться с проектом можно уже сейчас на сайте www.nano-space.online. Сайт работает в тестовом режиме.
Развитие метода электронной микроскопии и создание базы данных по  нанотехнологиям В среду 21 июня, в библиотеке ИОХ РАН состоялся семинар по вопросу развития метода электронной микроскопии и создания базы данных по нанотехнологиям.
ИОХ РАН возглавляет рейтинг среди российских научно-исследовательских учреждений (WRIR-2016) по направлению Европейская научно-промышленная палата (European Scientific-Industrial Chamber) опубликовала рейтинг Российских научно-исследовательских организаций − World Research Institutions Ranking − WRIR-2016 (РФ).
Базовая кафедра университета - в Российской академии наук Плодотворное и многолетнее сотрудничество академической и вузовской науки в лице Института органической химии имени Н.Д. Зеленского Российской академии наук и Южно-Российского государственного политехнического университета (НПИ) имени М.И. Платова сегодня вышла на новую – прогрессивную ступень интеграции.
Все события »