Молодые ученые Института органической химии стали лауреатами Медалей РАН
Медали РАН в области общей и технической химии присуждены за цикл трудов «Изучение механизмов химических реакций комплексом физико-химических методов».
Лауреаты Медалей РАН 2017 г. Д. Еремин, А. Кашин, К. Галкин (слева направо)
По словам молодых ученых – лауреатов премии, комплексный подход к изучению химических реакций позволил выявить закономерности их протекания и разработать современные методики синтеза органических соединений. В настоящее время вопросы переработки возобновляемых природных ресурсов в полезные органические вещества, которые могут использоваться в энергетике, фармацевтической промышленности и других отраслях, являются наиболее актуальными, однако полностью процесс их синтеза до сих не изучен. В частности, долгие годы оставался без внимания такой важный вопрос как влияние побочных процессов и сторонних факторов на протекание химических реакций, хотя данная закономерность давно не вызывает сомнений: как показали исследования, даже такие малозначительные на первый взгляд обстоятельства как форма сосуда, в котором происходит реакция, или наличие каталитически активных наночастиц в подложке способны оказать значительное влияние на химическую реакцию и её результат. «Если мы добавляем катализатор для ускорения процесса, то получаем целый коктейль частиц, оказывающих влияние на реакцию, в конце которой обычно выделяют соединения, значительно отличающееся от исходного катализатора. Наша работа направлена на изучение самого момента реакции, изучение поведения её различных компонентов. Имеющиеся в институте приборы позволяют узнать, как протекает реакция, с использованием сканирующей электронной микроскопии, масс-спектрометрии высокого разрешения и спектроскопии ядерного магнитного резонанса», — отметили собеседники.
Изучение реакции получения соединения-платформы 5-гидроксиметилфурфурола из углеводов в среде ионной жидкости методом сканирующей электронной микроскопии позволило выявить роль воды в данном процессе на микро-уровне. Впервые в мире было напрямую зафиксировано уникальное явление микроструктурирования воды в среде ионной жидкости и проведена корреляция между количеством воды в системе, микроструктурой реакционной среды и эффективностью каталитического процесса. Необходимо отметить, что прямое наблюдение жидкой фазы в динамике в высоком вакууме до проделанной коллективом работы считалось невозможным.
Применение высокоэффективной жидкостной хроматографии, а также спектроскопии ядерного магнитного резонанса позволило изучить динамику поведения и процесс старения 5-гидроксиметилфурфурола, что способствовало развитию метода получения высокочистого кристаллического соединения со стабильной структурой. «Нашим коллективом была разработана методика очистки 5-гидроксиметилфурфурола и превращения его из нестабильной маслообразной жижи в привлекательные внешне кристаллы жёлтого цвета, способные храниться при комнатной температуре неограниченное количество времени», — подчеркнули ученые.
По их словам, в рамках исследования было синтезировано несколько перспективных лекарственных препаратов для борьбы с заболеваниями, плохо поддающимися лечению. «Благодаря удобству полученного вещества мы смогли синтезировать целый ряд препаратов, которые могут быть испытаны на биологическую активность. Работа по данному препарату продолжается», — отметили исследователи.
Выявляемые в работах авторов закономерности позволяют однозначно устанавливать механизмы, которые ранее были описаны лишь в общем виде. Так, например, электронная микроскопия в сочетании с масс-спектрометрией позволили детально изучить механизм реакции C–S кросс-сочетания между тиолами и арилгалогенидами, катализируемой оксидами меди. Отсутствие зависимости активности каталитической системы от морфологии исходного оксида и даже степени окисления меди в оксиде при одновременном наблюдении мономолекулярных медных комплексов в растворе подтвердили принадлежность данной системы к типу «коктейля» катализаторов, в котором активная форма находится в растворе, а твердая – служит резервуаром для частиц активного металла.
По словам ученых, известие о присуждении Медалей РАН явилось для них приятной неожиданностью. «Нельзя сказать, что мы не надеялись на получение медалей, скорее подавали заявку с целью заявить о себе и выяснить со стороны наши сильные и слабые стороны, чтобы повысить свои шансы в будущем. Однако в итоге оказалось, что мы победили, и для Института органической химии им. Н. Д. Зелинского это очень хороший показатель. При этом тот факт, что наш коллектив молодых ученых, активно работающих в российской науке, смог получить Медали РАН, является намного более ценным, чем материальное поощрение», — подвели итоги проведенной работы молодые ученые.
Все трое лауреатов Медалей РАН активно работают по грантам Российского научного фонда (РНФ), который предоставляет адекватное финансирование для научной работы молодых ученых.