Молодые учёные ИОХ РАН: Виль Вера

Исследования нашей научной группы посвящены процессам окисления, реакциям с участием свободных радикалов, химии органических пероксидов. Мы стараемся создать новые методы органического синтеза, которые позволяют значительно увеличить молекулярную сложность системы в минимальное количество стадий и с минимальным использованием дополнительных реагентов. Например, нами разработаны процессы окислительного С-О сочетания со 100 % атомной эффективностью – все атомы исходных соединений составляют молекулу продукта. Также мы развиваем методологию электроорганического синтеза — такой подход позволяет отказаться от использования стехиометрических количеств «материальных» окислителей, заменив их на электрический ток. Другое большое направление исследований нашей научной группы – создание новых средств защиты растений, а именно фунгицидов для защиты сельскохозяйственной продукции.

Одним из наиболее затруднительных вопросов в металл-катализируемых окислительных процессах является природа активных интермедиатов. Происходит ли генерация свободных радикальных частиц? Или эти частицы связаны с металлом? А может мы имеем дело с металлическим центром в высших степенях окисления?

Совместно с коллегами из Университета штата Флорида (Florida State University) мы попытались ответить на эти вопросы в работе, посвященной металл-катализируемому ацилоксилированию C(sp3)-H связей циклическими диацилпероксидами. Было показано, что процесс Ni-катализируемого окисления проходит через образование карбоксилатных радикалов, которые способны избегать декарбоксилирования, оставаясь при этом реакционноспособными. Как правило, карбоксилатные радикалы связываются с металлом как X-лиганд и теряют радикальный характер. С использованием расчетных и экспериментальных методов мы обнаружили, что существует способ сделать карбоксилат монодентатным L-лигандом и сохранить радикальный характер.

Металлокомплексный катализ на сегодняшний день является одним из наиболее перспективных подходов к синтезу множества органических соединений.

Однако разработка эффективных каталитических систем невозможна без детального понимания процессов, происходящих между субстратом, металлическим центром катализатора и лигандом. Мы надеемся, что наша работа поможет в понимании природы процессов, происходящих в металл-катализируемых реакциях.

Из-за особенностей обнаруженной реакции нам не удалось в полной мере воспользоваться всем многообразием физико-химических методов для ее изучения.

Конечно. Экспериментальная часть во многом выполнена аспиранткой нашей лаборатории Барсегян Яной Артуровной. Хотелось бы поблагодарить наших коллег из Университета штата Флорида (Florida State University) – профессора Игоря Владимировича Алабугина и его сотрудницу Лею Кун, которые приняли на себя всю тяжесть квантово-химических расчетов этой системы.

Мы надеемся перенести обнаруженную находку – образование карбоксилатных радикалов в Ni-катализируемом окислении с дальнейшим отрывом атома водорода от субстрата и переносом ацилоксильного фрагмента на субстрат, — на другие классы органических соединений.

У меня был замечательный преподаватель химии в Ангарском лицее №2 – Смолякова Оксана Николаевна, которая уделяла много внеурочного времени подготовке учеников к химическим олимпиадам.

Будучи на 3 курсе РХТУ им Д.И. Менделеева, я случайно увидела в социальных сетях приглашение в лабораторию №13 студентов для выполнения научной работы. Тогда я ничего не знала о ИОХ РАН, но решила попробовать.

На мой взгляд, помимо общих качеств, которые, как правило, сопутствуют успешной профессиональной деятельности – организованности, умения планировать, способности учиться новому, трудолюбия, доброго отношения к людям, — в научной деятельности важно сохранить любопытство, неподдельный интерес к новому.