Главная цель проводимых в Институте фундаментальных исследований - получение новых данных о превращениях и структуре органических соединений, механизме их химических реакций, синтез органических соединений новых классов, открытие новых реакций, разработка новых катализаторов и изучение взаимосвязи их структуры с каталитической активностью, разработка новых, технологически перспективных методов синтеза практически важных органических соединений и новых катализаторов с ценными техническими свойствами.
Принципиальное значение для органической химии в целом имеют теоретические и методологические разработки ученых ИОХ по ряду общих проблем химии, к числу которых относятся:
- теория химического строения и реакционной способности,
- таутомерия и двойственная реакционная способность,
- химия нестабильных молекул и важнейших интермедиатов химических реакций,
- стереохимия и конформационный анализ,
- стратегия целенаправленного синтеза,
- научные основы предвидения каталитического действия,
- инструментальные и вычислительные методы исследования структуры и реакционной способности.
В области органического синтеза, химии природных соединений и органического катализа можно выделить следующие доминирующие направления исследований, в которых достижения Института являются общепризнанными:
- химия ненасыщенных соединений,
- химия диазосоединений, карбенов и малых циклов,
- изучение гомолитических реакций,
- химия нитросоединений,
- химия гетероциклических систем, особенно содержащих азот и серу,
- химия органоборанов и других элементоорганических соединений,
- химические реакции при сверхвысоких давлениях,
- электрохимический органический синтез,
- химия гетероцепных полимеров.
В области химии природных соединений основными и наиболее успешными направлениями исследований являются:
- химия углеводов,
- химия стероидов и оксилипинов.
В области органического катализа фундаментальные исследования направлены на решение следующих проблем:
- исследование элементарных стадий каталитических реакций, в том числе с использованием методов квантовой химии,
- изучение структуры и физических свойств поверхности катализаторов с помощью комплекса современных инструментальных и вычислительных методов,
- развитие каталитического асимметрического синтеза,
- создание научных основ приготовления новых катализаторов на базе отечественных цеолитов,
- создание кинетических, физических и математических моделей для расчета промышленных процессов и реакторов.
В Институте получен ряд крупных научных результатов. Членом-корреспондентом РАН П. П. Шорыгиным с сотрудниками открыто новое физическое явление - резонансное комбинационное рассеяние света, которое в настоящее время успешно используется при изучении строения органических соединений.
Значительный вклад внесен в изучение проблемы двоесвязанности с участием атомов кремния и германия, в частности, было проведено первое экспериментальное наблюдение и изучение двойной связи Si=C. Разработаны принципиально новые методы получения фтораренов на основе реакций [1+2]- и [2+2]-циклоприсоединения фторкарбенов, фторолефинов и фтордиенов к непредельным соединениям. Созданы и успешно применяются различные методы исследования строения и реакционной способности органических соединений, в том числе интермедиатов и других нестабильных молекул, такие как импульсные фотолиз и термолиз, низкотемпературная стабилизация в инертных матрицах. Создано новое научное направление - изучение реакций при сверхвысоких давлениях, включая развиваемые в ИОХ твердофазные реакции при деформации сдвига, широко используется найденная и обоснованная в Институте эмпирическая зависимость константы скорости химических реакций от давления (формула Эльянова-Хаманна), успешно применяются методы межфазного катализа, электрохимии и радиоспектроскопии.
В ИОХ создана и уже полвека успешно развивается крупнейшая в мире школа по химии нитросоединений, в том числе и высокоэнергетических. Полученные результаты позволили обеспечить прочные позиции нашей страны в области высокоэнергетических веществ и укрепить ее оборонный потенциал. С использованием результатов исследований Института был создан исключительно эффективный компонент твердых топлив для ракет стратегического назначения, получен ряд составов и компонентов, используемых в космической технике. В последние годы в Институте проводятся широкие исследования по химической конверсии взрывчатых веществ, в частности, решен ряд принципиальных вопросов химической утилизации наиболее крупнотоннажного взрывчатого вещества - тротила, разработаны пути комплексной переработки его в продукты и материалы гражданского назначения (полимеры, красители, биологически активные соединения). Ведутся многоплановые исследования, открывающие новые пути использования алифатических и ароматических нитросоединений в органическом синтезе.
Одним из важнейших научных направлений Института являются исследования по химии гетероциклов (особенно содержащих азот и серу). Мировое признание получили работы по химии тиофена, пиридина, азолов, фуразанов и фуроксанов. Крупные успехи достигнуты в химии органоборанов; работы в этой области включают создание методов синтеза и изучение свойств этих соединений, а также их применение в органическом синтезе. Проводимые в Институте систематические исследования гомолитических реакций открыли новые возможности препаративного синтеза на их основе алифатических и алициклических функциональных соединений, тиакраун-эфиров, лактонов, включая макроциклические, позволили создать принципиально новый промышленный метод получения ацетопропилацетата. Успешно развиваются работы по синтезу гетероцепных полимеров. (Подробнее См. ЗДЕСЬ).
