 |
|  |
Химический факультет
Научная работа
Приоритетные научные направления:
1. Развитие основ аналитических методов разделения и концентрирования веществ и использование этих методов для определения компонентов окружающей среды.
2. Современные проблемы химии и физикохимии высокомолекулярных соединений.
3. Физико-химическая механика твердых тел и дисперсных систем: молекулярные механизмы эффекта Ребиндера; влияние среды на взаимодействие дисперсных частиц и структурообразование.
4. Исследования в области лазерно-индуцированных физико-химических процессов.
5. Неорганическая химия как фундаментальная основа создания новых поколений функциональных материалов.
6. Исследование способов наиболее эффективного обучения дисциплинам естественных наук и химии в частности.
7. Современные методы физико-химического анализа в изучении диаграмм состояния многокомпонентных систем.
8. Молекулярный дизайн органических структур и органических реакций, целевой поиск, синтез и тестирование новых практически важных органических соединений.
9. Элементоорганические соединения в качестве реагентов и катализаторов в синтезе органических и металлоорганических соединений.
10. Радионуклиды и меченые соединения в химии и биологии.
11. Радионуклидная диагностика химических процессов и веществ.
12. Дозиметрия и радиоактивность окружающей среды.
13. Строение и динамика атомно-молекулярных систем.
14. Химическая термодинамика.
15. Катализ, физикохимия поверхности.
16. Физико-химические основы методов разделения и глубокой очистки веществ и изотопов.
17. Химия высокого давления.
18. Химия энергоемких и углеграфитовых материалов.
19. Новые подходы к проблеме рационального использования углеводородного сырья.
20. Органическая химия двухтяжевых нуклеиновых кислот и НК-белковых комплексов.
21. Изучение структуры и функции рибонуклеопротеидов с помощью химических подходов.
22. Кинетика и механизм фотохимических, криохимических и каталитических процессов и создание новых материалов и технологий на базе молекулярно-организованных систем.
23. Разработка перспективных технологических систем переработки химического сырья с позиций концепции безопасного развития техносферы.
24. Химическая энзимология.
25. Электрохимия.
26. Радиационная химия органических систем.
Краткое описание научных результатов
Предложен механизм взаимодействия монооксида углерода с адсорбированным кислородом на гладком платиновом электроде при разомкнутой цепи и на его основе дано аналитическое описание транзиентов бестокового потенциала.
Проанализированы возможности использования результатов измерения турбулентного шума электрохимических реакций в потенциостатических и гальваностатических условиях для получения диффузионных и кинетических параметров исследуемых процессов.
Показана возможность регулирования шага и направления закручивания холестерической спирали.
Обнаружено существование крупных надмолекулярных образований нанометрового размера для синтезированных жидкокристаллических дендримеров, содержащих дейтерированные мезогенные фрагменты.
Разработана концепция и технология открытой экспериментальной научной Интернет-лаборатории сканирующей зондовой микроскопии.
Доказан псевдоживой характер радикальной полимеризации стирола и его блок-сополимеризации с бутилакрилатом.
Разработан препаративный метод синтеза молекулярных трубок на основе b-циклодекстрина. Показано, что они представляют собой водорастворимые олигомеры с М.М.~5000, способные образовывать комплексы включения с лигандами разнообразной химической природы, включая красители и поверхностно-активные вещества.
Открыты и охарактеризованы необычные структурные формы, образуемые гомопуриновыми последовательностями ДНК (одноцепочечные спирали, параллельные дуплексы, тетраплексы), представляющие большой интерес как возможные посредники в регуляции биологических процессов.
Осуществлена аффинная модификация ДНК-метилтрансфераз EcoRII и SsoII, фермента репарации формамидопиримидин-ДНК гликозилазы E.coli и фактора транскрипции NF-kB с помощью ДНК-реагентов, содержащих химически активные группы. Предложены новые типы активированных ДНК-лигандов с межнуклеотидной дисульфидной группировкой для тестирования остатков цистеина в активном центре белков, узнающих ДНК.
Методом олигонуклеотиднаправляемого мутагенеза получена серия сигма-субъединиц РНК-полимеразы E.coli, содержащих аминокислотные замены. Дальнейшее изучение полученных мутантов, а также конструирование и исследование ряда новых форм сигма-субъединицы позволят расширить представления о механизме инициации транскрипции – одного из ключевых процессов жизнедеятельности клетки.
Разработаны методики эффективного синтеза новых производных олигонуклеотидов, содержащих включения 2'-О-(-оксоэтил)нуклеозиды.
Предложены новые методы ранней диагностики раковых заболеваний и лечения серповидно-клеточной анемии на основе ДНК-триплексной технологии.
Показано, что субтилизин, иммобилизованный на криогеле поливинилового спирта, является эффективным катализатором синтеза пептидов, содержащих полифункциональные аминокислоты.
Осуществлен синтез олигодезоксирибонуклеотидов разной структуры, содержащих фотоактивируемую арил(трифторметил)диазириновую (АТФМД) группу.
Получены ковалентные комплексы фермента формамидопиримидил-ДНК-гликозилазы с ДНК-дуплексами, содержащими АТФМД-группу. Разработана принципиальная схема получения фотореагента «нулевой длины» на основе уридина, содержащего диазириновую группу.
Установлен состав анионных хлоридных комплексов меди(II) в среде некомплексообразующих растворителей, определены термодинамические параметры для химических равновесий между различными формами хлоркупратов.
Для новой модификации цеолитов типа Y – LAY обнаружено влияние модуля и остаточного содержания натрия на селективность процесса крекинга гексана.
Изучены закономерности аномально высокого поглощения различных газов.
Обнаружено явление альтернирования линий сверхтонкой структуры в спектре ЭПР изопропильных радикалов, привитых к поверхности аэросила.
Выявлен новый важный фактор, позволяющий управлять каталитическими свойствами иммобилизованных наночастиц.
В изомеризации хлоролефинов, присоединении четыреххлористого углерода к олефинам и его взаимодействии с алканами обнаружена экстремальная зависимость каталитической активности от плотности упаковки частиц с максимумом для плотноупакованных монослойных пленок.
Установлено, что состав смешанных мицелл и адсорбционных слоев, а также параметры межмолекулярного взаимодействия и избыточной свободной энергии зависят от относительного содержания и строения молекул ПАВ.
Обнаружена зависимость между глубиной проникновения расплава и степенью отклонения разориентировки соседних зерен от угла, соответствующего максимальной плотности совпадающих узлов при взаимодействии адсорбционно-активных металлических расплавов с межзеренными границами специального типа (на примере системы Ni–Ag). Разработана методика и проведены исследования смачивания межзеренных границ алюминия и его сплавов жидким галлием в поле действия приложенных напряжений (на квазидвумерных образцах); проведено компьютерное моделирование и разработана теоретическая модель, объясняющая полученные результаты.
Разработаны ацил-урокиназы и модифицицированная про-урокиназа с повышенной тромболитической эффективностью, которые могут найти применение в терапии тромбоэмболических заболеваний (инфаркта, инсульта и др.).
Получены иммунореагенты (специфические антитела, конъюгаты с белками) для определения антибиотиков ампициллина и тетрациклина. Изучена специфичность антител к ампициллину.
Разработана иммуноферментная тест-система для определения ампициллина в воде. Определены аналитические характеристики метода. Начаты предварительные исследования по адаптации разработанной тест-системы для определения ампициллина в молоке.
Продолжено исследование свойств биопрепарата Родер для удаления нефтяных загрязнений как на лабораторном, так и на полевом уровне: Тимано-Печорская нефтегазоносная провинция (Усинск, Коми) и штат Монтана (США). Показано, что применение препарата Родер приводит к снижению уровня загрязнения на 23–84% в зависимости от климатических и геологических условий.
Разработана комбинированная анаэробно-аэробная биотехнология обработки фильтратов свалок.
Предложен новый метод получения индивидуального каталитически активного N-домена ангиотензин-превращающего фермента. Продемонстрирована зависимость двух доменов АПФ при радиационной инактивации фермента. Предложена модель третичной структуры отдельных доменов АПФ.
Разработана методика получения биолюминесцентного реагента на основе мутантной люциферазы светляков, максимум биолюминесценции которой сдвинут в красную область. Разработан биолюминесцентный метод определения в молоке соматических клеток, позволяющий селективно определять зараженность молока маститными клетками.
Предложена новая концепция так называемого интеллектуального сенсора, позволяющая регистрировать единичные молекулярные взаимодействия.
Разработана методика определения тория-234 в морской воде.
Предложена методика определения нептуния-237 в природных объектах радиохимическим нейтронно-активационным анализом.
Установлено, что в присутствии XeF2 на поверхности Cr2O3 происходит быстрое окисление Sn(II) с локализацией образовавшихся ионов в атомном окружении двух типов: в оксидном, в котором электронная оболочка Sn(IV) подвергается спиновой поляризации ионами хрома, и во фторидной – в виде группировок [SnF6 ], где ионы олова становятся магнитно-изолированными от субстрата оксида хрома (III).
Исследованы процессы кристаллизации гидроксиапатита в коллагеновых средах и разработан новый метод получения частиц гидроксиапатита субнанометрового размера, используемого в профилактике и лечении заболеваний костных тканей.
Выполнен цикл работ по сравнительному изучению с помощью метода тритиевой планиграфии структуры белка оболочки двух штаммов вируса табачной мозаики.
Разработаны методы синтеза химически модифицированных кремнеземов, которые использованы для сорбции тяжелых металлов, создания металлокомплексных катализаторов. Получен Ag-содержащий кремнеземный сорбент, перспективный для применения в разделении ненасыщенных углеводородов.
Разработаны методы получения однофазных порошков церата и цирконата бария в качестве барьерных материалов для расплавных методов получения Y(RE)–ВТСП.
Создан прототип универсальной технологии (графотекстурирование) получения толстых (более 50–100 микрон) пленок ВТСП (Y,Nd)Ba2Cu3Oz и Bi2Sr2CaCu2O8 . Использование в качестве подложки лент из промышленного поликристаллического нетекстурированного серебра может обеспечить взаимную ориентацию кристаллитов ВТСП в плоскости (ab) до 90%.
Синтезированы новые сложные сульфиды ниобия. Показано, что сложные сульфиды ниобия SrxNbS2 и CaО2NbS2 обладают переходом в сверхпроводящее состояние при температуре ~3 К.
Разработаны условия синтеза тонких пленок и керамики неоднородных нанокристаллических систем на основе оксидов металлов (нанокомпозитов).
Отработана методика криохимического синтеза высокотемпературного сверхпроводника HgBa2CaCu2O6+д.
Показано, что поликатионные клатраты на основе элементов 14-й группы являются перспективными термоэлектрическими материалами. Установлено влияние природы гетероатома и соразмерности «гость–хозяин» на кристаллическую и электронную структуру.
Предложен способ получения плотных тонкопленочных кислородных мембран на базе кобальтитов, феррритов, галлатов лантана, обладающих смешанной электронно-ионной проводимостью.
Изучена кислородная нестехиометрия никелата неодима и ее влияние на электрические свойства.
Показана возможность создания методом лазерной абляции высокочувствительных газовых сенсоров на водород.
Создана установка мониторинга в реальном времени состава газовой фазы в реакторе для лазерного-электроразрядного синтеза пленок, содержащих кристаллический нитрид углерода.
Предложено использовать цветометрические сканер-технологии как новый способ числовой оценки интенсивности окраски веществ, сорбированных на пенополиуретанах (совместно с ИОНХ им. Н.С.Курнакова).
С использованием линейной модели динамики сорбции определены условия концентрирования фенола на микроколонке, заполненной сверхсшитым полистиролом MN-200. Оптимизированы условия «on-line» определения фенола и его хлорзамещенных методом ОФ ВЭЖХ с амперометрическим детектированием.
Разработан способ хромато-масс-спектрометрического определения ряда нелетучих органических соединений.
Впервые разработаны каталитические методы определения водорастворимых азотсодержащих полимеров.
Ионная жидкость – гексафторфосфат 1-бутил-3-метилимидазолия использована в качестве фона для вольтамперометрического определения фенолов на платиновом и золотом электродах в интервале концентраций 2*10–6–5*10–4 М.
Разработан способ определения среднелетучих органических примесей в фармацевтических препаратах.
Предложен новый метод синтеза 2-галогенвинилсульфидов.
Методом математической химии предсказана нейропротекторная активность ряда простых эфиров пролинола. Найден способ синтеза неизвестных ранее циклических гидразинов a-аминокислот.
Методом функционала плотности проведено исследование структуры и реакционной способности элементоорганических бетаинов. Синтезированы моно- и биядерные комплексы переходных металлов с макроциклическими основаниями Шиффа.
Получены новые типы функционализированных органических производных фосфора. Изучен механизм биологического действия большого ряда оловоорганических соединений и их комплексов с моделями фосфолипидов в процессах перекисного окисления липидов.
Созданы новые простые и эффективные методы органического и элементоорганического синтеза с использованием металлокомплексного катализа для образования связей углерод–углерод и углерод–элемент (азот, фосфор, кремний, переходный металл).
Развиты фрагментные подходы для решения проблемы связи структура–свойство и успешно применены в сочетании с методологией искусственных нейтронных сетей для моделирования свойств органических соединений. Построены трехмерные модели для аденозиновых рецепторов, агонистов метаботропных глутаматных рецепторов.
Получены новые гетероэлементзамещенные металлоцены, а также низковалентные металлоценовые соединения с хелатирующими циклопентадиенильными лигандами с внутримолекулярной стабилизацией высокореакционноспособного металлоцентра. Получены первые представители структурно несимметричных, высокореакционноспособных металлотрановых систем.
Разработан метод синтеза кремнийсодержащих гетерогенных катализаторов гидрирования диоксида углерода.
Показана возможность применения сурьмусодержащих пассиваторов для снижения отравляющего действия никеля на катализаторы.
Синтезирован новый тип макроциклических соединений – n-(3-R-1-адамантил)тетратиакаликс[4]арены. Проведено рентгеноструктурное исследование комплекса включения n-(1-адамантил)тиакаликсарена с хлороформом. Впервые получены тетратиакаликс[4]арены, содержащие карбоксильные группы на верхнем ободе макроцикла.
Разработаны новые высокореакционноспособные диено- и электрофилы – трифтроацетилвинилсульфоны и сульфоксиды. На основе реакции этих соединений с диенами, C-, S- и N-нуклеофилами предложены новые подходы к синтезу моно- и бициклических соединений, содержащих CF3CO-группу, арил-, гетарил- и сульфанилзамещенных CF3 -содержащих непредельных кетонов и енаминокетонов.
На основе аллилбензола, 2-аллиланизола и 1-аллилнеролина разработаны методы синтеза двенадцати- и пятнадцатичленных оксатиакраун-эфиров, являющихся потенциальными химическими сенсорами и экстрагентами ионов тяжелых металлов. Изучена экстракционная способность окcатиакраун-эфиров по отношению к ионам Sr2+ Pb2+. Показано, что данные соединения преимущественно извлекают катион Pb2+ из пикратных растворов.
Получены новые ванадиевые пероксокомплексы с азотсодержащими лигандами, в том числе хиральные, выявлена их каталитическая активность в стереоселективном окислении сульфидов и обессеривании дизельного топлива с доведением содержания серы в нем до величин, удовлетворяющим российским стандартам.
Показана принципиальная возможность химического модифицирования некремнеземных минеральных носителей, в том числе пористого оксида меди. Разработаны методики модифицирования поверхности оксида алюминия диэтиловым эфиром н-октилфосфоновой кислоты. Исследованы хроматографические свойства полученного сорбента.
Показано, что достигается высокая степень экранирования поверхности; сорбент существенно менее полярен, чем оксид алюминия с нанесенным скваланом. Развит метод предварительного покрытия некремнеземных носителей тетраэтоксисиланом с последующим гидролизом последнего с образованием кремнеземной пленки.