Молодые учёные ИОХ РАН: Чаплыгин Даниил

22 февраля 2023 г.

Инженер-исследователь

Области исследований: гетероциклические соединения, фармакологически активные вещества, химия высокоэнергетических соединений

Лаборатория азотсодержащих соединений №19

Высокоазотные энергоемкие соли на основе производных тетразола

D. A. Chaplygin, A. A. Larin, N. V. Muravyev,

D.B. Meerov, E. K. Kosareva, V. G. Kiselev, A. N.

Pivkina, I. V. Ananyev, L. L. Fershtat, Nitrogen-

rich metal-free salts: a new look at the 5-

(trinitromethyl)tetrazolate anion as an energetic

moiety. Dalton Trans., 2021, 50, 13778-13785.

DOI: 10.1039/d1dt02688g

- Чему посвящены Ваши научные исследования в целом? Какую фундаментальную научную или практическую задачу Вы пытаетесь решить?

Исследования нашей научной группы тесно связаны с химией пятичленных азотсодержащих гетероциклических соединений: фуроксанов, фуразанов, тетразолов, триазолов и некоторых других гетероциклов, богатых азотом. Основной вектор наших исследований направлен на реализацию технологий двойного назначения: с одной стороны, мы синтезируем новые фармакологически активные вещества широкого спектра действия, а с другой – разрабатываем способы получения новых «зелёных» полиазотных высокоэнергетических материалов.

- Расскажите о Вашей последней высокорейтинговой работе, опубликованной в 2021 году. В чем её основная идея?

Наша последняя статья посвящена высокоэнергетическим системам на основе солей 5-тринитрометилтетразола. Синтез таких энергоемких солей достаточно важен с практической точки зрения. Полученные нами соединения содержат большое количество азота, обладают высокими энтальпиями образования и нулевым, или даже положительным кислородным балансом. Все эти характеристики являются ключевыми для получения новых, экологически привлекательных высокоэнергетических материалов.

- Где и каким образом могут быть использованы полученные в этой работе результаты?

Интерпретируя полученные результаты можно сказать, что нами синтезированы уникальные образцы стабильных на воздухе 5-(тринитрометил)тетразолатов. Благодаря их физико-химическим и детонационным свойствам эти энергоемкие соли могут быть рассмотрены в качестве потенциальной замены уже применяемым высокоэнергетическим материалам, таким как азид свинца (LA) и тетранитрат пентаэритрита (PETN). Применение таких материалов помогло бы снизить выбросы в окружающую среду как тяжёлых металлов, так и парниковых газов.

- В чем сложность и с какими трудностями Вы столкнулись во время выполнения этого исследования?

Сложности в химии высокоэнергетических соединений могут подстерегать химика на каждом шагу. Например, сами целевые вещества или их прекурсоры могут являться высокочувствительными к механическим воздействиям, что требует от исследователя повышенной осторожности и внимательности. По той же причине многие привычные методы работы с органическими соединениями оказываются небезопасными и приходится искать им альтернативу. Дополнительной трудностью стало то, что некоторые подходы, на основании которых планировалось синтезировать исходные соединения, оказались трудновоспроизводимыми. Поэтому мы в ходе работы дополнительно акцентировали наше внимание на разработке надежных и достоверных синтетических методов, что сделало наше исследование более ценным для научного сообщества.

- Помогал ли Вам кто-нибудь в решении возникающих проблем?

Я благодарен нашему дружному научному коллективу, а именно: Л.Л. Ферштату, А.А. Ларину, А.В. Шаферову, Е.С. Жилину, Д.М. Быстрову, а также М.А. Епишиной и А.С. Куликову, которых считаю настоящими ветеранами химии. Именно они оказали мне моральную поддержку, активно помогали полезными советами и делились своим опытом работы с энергоемкими соединениями.

- Есть ли у Вас дальнейшие планы по развитию этого направления исследования?

В последнее десятилетие получение новых энергоемких соединений на основе азотсодержащих гетероциклов переживает своего рода ренессанс по количеству работ и интересу к данной тематике. Конструирование гибридных высокоэнергетических систем, содержащих различные энергоемкие заместители и высокоэнтальпийные гетероциклы, является одним из ключевых направлений этой тематики. Наше следующее исследование будет направлено на создание битетразольных систем, дополнительно содержащих в своем составе эксплозофорный фуроксановый цикл.

- Каким образом Вы попали в химию?

В детстве я был достаточно любопытным ребёнком. Мой интерес заметили родители, и в результате у меня появилось множество энциклопедий для детей, в том числе и посвящённая химии, которую я изучал “от корки до корки”. В ней был раздел, посвящённый домашним опытам, часть из которых я пытался воспроизвести. Таким образом, с ранних лет химия сопровождает меня, а тяга к неизведанному и всему новому в химии все росла и росла. В школе, а после, в университете я искренне понял, что химия – та наука, которой я хочу посвятить свою жизнь.

- Как оказались в ИОХе?

Когда я учился в Курском Государственном Университете, к нам приезжал с лекциями Королёв В.Л., ранее защитивший кандидатскую диссертацию на базе ИОХ им. Н. Д. Зелинского РАН. Сами лекции были посвящены квантовохимическим расчётам в органической химии. Поначалу я заинтересовался ими, но, к сожалению, это оказалось слишком сложным для меня. Однако именно через квантовую химию я и познакомился с моим будущим научным руководителем - Л.Л. Ферштатом, который с удовольствием принял меня в лабораторию № 19, где я успешно работаю и в настоящее время.

- Какими, на Ваш взгляд, качествами должен обладать современный ученый?

Я считаю, что современный химик-органик должен обязательно обладать оптимизмом и упорством. Именно эти качества и определяют ученого лучше всего.

- Какой совет можете дать своим коллегам?

Всегда бороться и искать, найти и не сдаваться.