ИОХ РАН поздравляет всех с Днем российской науки!

Ежегодно 8 февраля отмечается День российской науки, который был учрежден указом президента РФ от 7 июня 1999 года, «учитывая выдающуюся роль отечественной науки в развитии государства и общества, следуя историческим традициям и в ознаменование 275-летия со дня основания в России Академии наук». Наука и по сей день является основной движущей силой прогресса и важнейшим ресурсом развития национальной экономики и отечественных технологий.

Институт органической химии имени Н. Д. Зелинского РАН (ИОХ РАН) — один из ведущих научных центров России в области органической и биоорганической химии, физической химии и катализа. В институте сосредоточены высококвалифицированные научные кадры, во многом определяющие лицо отечественной и мировой химической науки. Ведущие ученые ИОХ являются представителями России в международных научных организациях, членами отечественных и зарубежных академий и научных обществ, научных советов РАН, редакций отечественных и международных журналов. Из стен института вышли тысячи научных статей, опубликованных в лучших отечественных и зарубежных журналах, а также множество монографий и сборников трудов, более десятка учебников и методических руководств. Сотрудники ИОХ РАН являются авторами сотен изобретений и патентов.

Сегодня, в День российской науки, мы рассказываем о самых значимых достижениях нашего института за прошедший 2021 год.

В лаборатории функциональных органических соединений под руководством профессора РАН д.х.н. А. Д. Дильмана предложен новый уникальный способ для активации насыщенных углеводородов при комнатной температуре. Реакция проводится при воздействии видимого света без использования комплексов металлов. Особенностью обнаруженного процесса является повышенная реакционная способность свободнорадикальных частиц-активаторов за счет влияния атомов фтора. Уникальный характер процесса основывается на способности гетероатомных систем с открытой валентной оболочкой разрывать прочные химические связи. Обнаруженная реакция создает новые возможности по использованию углеводородного сырья. В предлагаемой системе реализуется эффективный метод конверсии доступных линейных и разветвленных углеводородов в сложные органические молекулы. Первичные продукты, возникающие в результате активации алканов, были использованы в фотокаталитических трансформациях, сопровождающихся образованием новых углерод-углеродных связей.

В ходе исследований, направленных на разработку высокоспиновых органических систем, с участием ведущего научного сотрудника ИОХ РАН д.х.н. Е.В. Третьякова получен первый термически стабильный трирадикал с топологией триметиленметана, состоящий из носителей спинов разной природы. Показано, что в трирадикале реализуется глубоколежащее на энергетической шкале высокоспиновое основное состояние, что в сочетании с присущей парамагнетику анизотропией и возможностью его использования в качестве строительного блока открывает путь к созданию высокоспиновых дендримеров ― макромолекул, пригодных для реализации квантовых логических операций.

В 2021 г. при участии исследовательской группы ведущего научного сотрудника ИОХ РАН д.х.н. И.В. Трушкова было показано, что соли, образованные органическими основаниями и неорганическими кислотами, могут в одной и той же реакции выступать одновременно «в трех ипостасях». Во-первых, это прекрасные растворители, способные эффективно растворять соединения с совершенно разной полярностью. При этом после проведения реакции их можно легко регенерировать без потери полезных свойств. Во-вторых, они выступают в качестве стимулятора многих процессов благодаря протонам из кислотной составляющей такой жидкости, что в химии обычно называют общим кислотным катализом. Наконец, в-третьих, анион, образующий вместе с протоном кислоту, способен выступать в качестве реагента, взаимодействуя с субстратом и давая целевые продукты. В работе, опубликованной в топовом журнале Angewandte Chemie, впервые в мире продемонстрирована такая способность протонных ионных жидкостей на нескольких модельных процессах в низкоплавких солях аминов и (изо)тиоциановой кислоты. Формально эти процессы представляют собой присоединение к субстратам изотиоциановой кислоты, которая нестабильна и не может быть получена в чистом виде. Важно также отметить, что в таких солях с органическими основаниями тиоцианат-ион реагирует с использованными субстратами по-другому, чем в солях с неорганическими катионами даже в присутствии добавленной кислоты, что открывает новые возможности для получения имеющих большое практическое значение изотиоцианатов.

Учеными лаборатории исследования гомолитических реакций под руководством член-корреспондента РАН д.х.н. А.О. Терентьева разработан принципиально новый подход для получения из доступных промышленно производимых стартовых реагентов стабильных азапероксидов. Их существование не представлялось возможным, поскольку они содержат в своем составе несовместимые друг с другом фрагменты, один из которых является окислителем, а другой – восстановителем. Для этого была решена сложная фундаментальная задача по инверсии саморазрушающейся системы в стабильную самособирающуюся. Это открытие дает доступ к новым типам фармакологически важных молекул, которые могут стать основой для создания антипаразитарных, противораковых, противогрибковых лекарственных препаратов и средств защиты растений.

В лаборатории металлокомплексных и наноразмерных катализаторов под руководством академика РАН д.х.н. В.П. Ананикова на основе алгоритмов искусственного интеллекта впервые проведен анализ данных электронной микроскопии для наблюдения температурно-индуцированного поведения микродоменов в жидкой среде и наночастиц металлов на углеродной поверхности. Настоящее исследование описывает концепцию накопления и быстрой обработки больших объемов данных в электронной микроскопии с помощью нейронных сетей. Использование машинного обучения позволило количественно оценить морфологические изменения в реакционной среде и в строении катализатора во время нагрева с высокой точностью и скоростью обработки данных в реальном времени.