V. ХИМИЧЕСКИЕ НАУКИ И НАУКИ О МАТЕРИАЛАХ

36. Теоретическая химия и развитие методологии органического и неорганического синтеза, новые методы физико-химических исследований

Разработана общая методология синтеза ранее не известных молекулярных ансамблей, представляющих собой связанные пиррольные и бензотиофеновые гетероциклические системы. Методология основана на высокотехнологичной и атом-экономной реакции ацилбензотиофенов с промышленно доступными гидроксиламином и ацетиленом в присутствии сверхосновных катализаторов. Совместно с французскими фотохимиками (Кашан, Национальный центр научных исследований Франции, Институт Д’Аламбера) синтезированные гетероциклические ансамбли использованы для дизайна наноструктурированных флуорофоров, превосходящих по интенсивности эмиссии и стабильности известные аналоги, что представляет собой прорыв в области создания оптоэлектронных наноматериалов. (ИрИХ СО РАН)

Предложен новый принцип создания наноэлектромеханических систем («наномускул»), позволяющий разрабатывать стабильные и высокоэффективные молекулярные машины и переключатели. Он основан на редокс-управляемом изменении расстояния между палубами многослойных структур за счет изменения размера металлоцентра. Принцип работы молекулярных устройств реализован на примере бискраунфталоцианината церия. (ИФХЭ РАН)

Впервые получен и структурно охарактеризован дианионный π-димер 1,2,4,5-тетрацианобензола (TCNB) [TCNB₂]^2-, являющийся моделью для изучения природы многоцентровой химической связи и образующийся в реакции Cp*₂Yb(THF)₂ с TCNB в результате взаимодействия π-систем двух фрагментов TCNB. Обнаружен новый тип реакций 7,7,8,8-тетрацианохинодиметана (TCNQ) с металлоценами, заключающийся в присоединении фрагмента C₅Me₅ к метилиденовому атому углерода и образовании нового моноанионного полициано-лиганда. (ИМХ РАН)

Разработан перспективный для практического применения универсальный и безопасный каталитический метод окисления алкилбензолов в бензойные кислоты, первичных и вторичных алифатических спиртов, соответственно, в карбоновые кислоты и кетоны, циклоалканов в
,-дикарбоновые кислоты и алифатических -диолов в лактоны с помощью алкилгипохло-
ритов, гипохлористой (HOCl) или гипобромистой (HOBr) кислот, генерируемых in situ взаимодействием простейших алифатических спиртов или воды с галогенметанами под действием солей и соединений Mn, Mo, V, W, Cr и Ru. Этот метод исключительно перспективен для создания современных химических технологий получения широкого ассортимента продуктов и материалов. (ИНК РАН)

Открыта новая реакция, протекающая в системе енамин – хлорпируват, на основе которой разработан одностадийный, простой и эффективный метод синтеза неизвестных ранее 1,2,3- тризамещенных тетрагидроиндолов – предшественников многих алкалоидов, являющихся фармакологически важными природными соединениями. (ИОФХ КазНЦ РАН)

Разработан нетрадиционный способ воздействия на скорость полимеризации и качество стереорегулярных полидиенов, заключающийся в кратковременном турбулентном перемешивании реакционной смеси. Данный способ полимеризации позволяет снизить расход катализатора, увеличить скорость полимеризации при конверсионном росте вязкости, улучшить молекулярные характеристики. (ИОХ УНЦ РАН)

Впервые на примере иодидов цинка и индия получены молекулярные комплексы непереходных металлов с о-хинонами и о-иминохинонами в качестве нейтральных лигандов. С помощью методов ИК- и ЯМР-спектроскопии, рентгеноструктурного анализа показано, что при комплексообразовании происходит активация о-хинонов и о-иминохинонов. Тем самым доказана ключевая роль таких комплексов в качестве интермедиатов в реакциях одноэлектронного переноса между хинонами и кислотами Льюиса. (ИМХ РАН)

Синтезирован новый тип фталоцианиновых комплексов редкоземельных элементов с гекса-трет-бутилзамещенным планарным биядерным фталоцианином, макроциклы которого сочленены общим бензольным или нафталиновым кольцами. Изучены особенности формирования сэндвичевых комплексов на основе гекса-трет-бутил- и додека-н-бутилзамещенных биядерных фталоцианонов и ацетатов редкоземельных элементов. Обнаружена способность полученных комплексов к формированию наноразмерных частиц. (ИФАВ РАН)

Впервые разработаны перспективные для практического применения каталитические методы синтеза, исходя из С₆₀-фуллерена и третичных аминов различной структуры, фуллеропирролидинов – потенциальных фотодинамических агентов, вызывающих расщепление ДНК и обладающих цитотоксическим действием. В развитие этих исследований разработаны эффективные методы син-теза фуллероциклопропанкарбоновых кислот и их производных 2+1-циклоприсоединением к

Разработаны фотоэлектрические, нелинейно-оптические и фоторефрактивные полимерные композиты из поливинилкарбазола и комплексов тетра-15-краун -5 фталооцианината рутения (II) (на длине волны 1064 нм). При нагревании композиций в тетрахлорэтане при 70°С образуются супрамолекулярные ансамбли, которые представляют собой «проволоки» длиной до 600 нм и толщиной около 5 нм. Высокие фоторефрактивные характеристики композитов позволяют использовать их в медицинской диагностике и телекоммуникационных технологиях. (ИФХЭ РАН)

Обнаружена и исследована фосфоресценция металлокомплексов ряда порфиринов при комнатной температуре, в частности комплексов октаэтилпорфина с Pd и Pt, адсорбированных на оксиде алюминия или кремния. Комплексы проявляют высокую фотохимическую стабильность. Показано, что кислород оказывает эффективное и избирательное тушение фосфоресценции, что позволяет создать методику определения низких содержаний кислорода в газовой смеси с органическими соединениями (ацетон, бензол, четыреххлористый углерод и др.). (ЦФ РАН)

Квантово-химические расчеты биядерных комплексов меди с производными аминовинилкетонов и аминовинилиминов позволили установить, что ферромагнитный тип обменного взаимодействия реализуется в структурах, характеризующихся перегибом двух частей молекулы по линии мостиковых атомов на угол более 50 градусов и включающих в обменный фрагмент атомы азота, что позволяет направленно получать соединения с желаемыми магнитными свойствами. (ЮНЦ РАН, НИИ ФОХ ЮФУ)

Разработана группа методов синтеза замещенных клозо-боратов по реакциям кислотно-катализируемого нуклеофильного замещения, обеспечивающих региоселективность и высокие выходы целевых продуктов. На этой основе синтезирован ряд перспективных препаратов для боронейтронозахватной терапии опухолей. Изучено строение, физико-химические свойства и механизмы образования новых комплексов меди, серебра и золота с кластерными анионами B₁₀H₁₀^2- и В₁₂Н₁₂^2- в качестве лигандов. Предложена и развита концепция функционализации кластеров бора B₁₀H₁₀²⁻ и B₁₂H₁₂²⁻, основанная на подходе к последним как к пространственно-ароматическим системам. (ИОНХ РАН)

Разработан новый тип хромофорных, флуоресцентных сенсоров – производных дипирролилметена для ультраселективного определения и экспресс анализа микроколичеств (до 10^–9 моль/л) ионов Hg²⁺ , Cd²⁺, Cu²⁺, Co²⁺, Zn²⁺ и Ni²⁺ в воде и органических средах. Хромофорные лиганды алкилпроизводных дипирролилметенов и бис(дипирролилметенов) селективно изменяют цвет, характеристики электронных спектров поглощения и флуоресценции при комплексообразовании с ионами ряда

Исследована перспективная с точки зрения утилизации метана реакция совместной конверсии метана и легкого алкана (пропана) на Ga- и Zn-содержащих цеолитах типа ZSM-5. C применением ¹³С ЯМР твердого тела и ГХ-МС анализа показано, что при 550-600ºС происходит встраивание атомов углерода метана ¹³С в молекулы бензола и толуола. Причем активация метана происходит с образованием металл-алкильного интермедиата. Таким образом, впервые получены прямые экспериментальные доказательства возможности совместной ароматизации метана и легких алканов на Ga- и Zn-содержащих цеолитах, что снимает сомнения в возможности осуществления этой реакции и открывает дорогу для ускоренной разработки нового процесса. (ИК СО РАН)

Разработан метод синтеза новой представительной группы гетерометаллических соединений на основе палладия(II) и платины(II,IV), в которых атомы благородного металла связаны с атомами переходных, пост-переходных или редкоземельных металлов только карбоксилатными мостиковыми группами и не содержат прочно связанных донорных лигандов. Синтезированные кластеры перспективны в качестве исходных соединений для получения каталитически активных гетерометаллических нанокластеров и наносплавов. Так, восстановлением комплекса
Pd(µ-OOCMe)₄Zn(OH₂) получен гетерометаллический сплав Pd-Zn с размером частиц 5–10 нм. На его основе получен новый катализатор гидроочистки этилена от примесей ацетилена, вдвое превышающий по селективности стандартный промышленный катализатор Pd/Al₂O₃. (ИОНХ РАН)

Впервые в трехспиновой системе на образцах «дышащих» кристаллов – гетероспиновых комплексов меди со стабильными нитроксильными радикалами – при температурах до 20 K зарегистрирован эффект светоиндуцированного захвата возбужденного спинового состояния, обусловленный структурными отличиями состояний с различной мультиплетностью. Время релаксации в низкоспиновое состояние, измеренное методом ЭПР высокого разрешения, составило несколько часов, что может быть использовано в запоминающих устройствах. Полученные результаты открывают принципиально новые возможности для разработки светопереключаемых магнитных устройств и устройств записи и хранения информации. (МТЦ СО РАН)

Предложен новый метод построения С-С связи, основанный на реакции прямого С-С сочетания радикальных интермедиатов, генерируемых из солей пиразиния, с соединениями с кратной связью. Исследованы реакции четвертичных солей N-этилпиразиния с йодидом натрия. Схема реакции включает присоединение радикалов к терминальному углероду фенилацетилена с последующей стабилизацией полученного радикала путем присоединения йода. Исследованные реакции открывают новые подходы, позволяющие получать широкий круг гетероциклических систем, труднодоступных в рамках традиционных синтетических подходов. (ИОС УрО РАН)

Разработаны новые методы синтеза гетероциклов: синтез 3-замещенных 2-аза[4.4.4]пропелланов (8,9-диметокси-6-R-4a,10b-тетраметилен-1,2,3,4,4а,10b-гексагидрофенантри-динов) с использованием ретропинаколиновой перегруппировки 6-(3,4-диметоксифенил)-спиро[4.5]декан-6-ола в присутствии нитрилов в среде серной кислоты. (ИТХ УрО РАН)

Для фотовозбуждённого триплетного фуллерена 3С60 в неупорядоченных средах найдено, что структура молекулы испытывает псевдовращение в терагерцовой области частот. Обнаружено резкое ускорение поперечной спиновой релаксации вблизи температуры стеклования, что интерпретировано изменением характера колебательных движений в стеклообразной матрице (известный из данных по рассеянию нейтронов динамический переход в нано- и пикосекундном диапазоне времен от гармонического движения к ангармоническому), которое проявляет себя в нм диапазоне расстояний. Этот эффект может быть использован при изучении динамических свойств неупорядоченных материалов (полимеров, нанокомпозитов, биологических сред). (ИХКГ СО РАН)

Разработаны методы направленного синтеза нового класса соединений – полиоксотиометаллатов, в которых халькогенидные кластерные фрагменты включены в структуру классических полиоксометаллатов типа структуры Доусона. В синтезированных соединениях мостиковые атомы халькогена координируют гетерометаллы с образованием гетерометаллических производных полиокотиометаллатов. Новые гибридные комплексы являются полифункциональными и сочетают свойства полиоксометаллатов и халькогенидных кластеров. Синтезированные соединения перспективны как катализаторы, в том числе в реакции электрохимического разложения воды. (ИНХ СО РАН, совместно с Университетом Версаля, Франция)

П

ри исследовании динамического эмиссионного спектра СВС ультрафиолетового диапазона (200-400 нм) на примере реакции теплового взрыва порошковой системы Ti–B впервые установлено, что состав излучения значительно отличается от теплового большей интенсивностью ультрафиолетового спектра. Последний представляет собой быстро меняющуюся во времени суперпозицию сплошной и селективной составляющей. Полученные результаты свидетельствуют о возможности коллективных эффектов возбуждения элементов гетерогенной системы в ходе быстропротекающей реакции и важны для химии твердого тела. (ОСМ ТНЦ СО РАН)

37. Современные проблемы химии материалов, включая наноматериалы

Развиты представления о механизме высокотемпературного окисления металлов, объясняющие обнаруженный эффект зависимости интенсивности процессов окисления от массы окисляемого металла. Предложена модель для феноменологического описания экспоненциальной стадии процесса окисления. Методом окислительного конструирования тонкостенной керамики впервые получены образцы монолитных тугоплавких нитридов металлов подгруппы титана, ранее доступных только в виде мелкодисперсных порошков, спеченной керамики или тонких пленок; изучены физические свойства таких материалов. (ИМЕТ РАН)

Разработана технология  получения активных кварцевых волоконных световодов, легированных висмутом, и на их основе созданы волоконные лазеры, генерирующие оптическое излучение в новом спектральном диапазоне от 1300 до 1520 нм. Освоение этого диапазона позволит более чем на порядок увеличить пропускную способность линий волоконно-оптической связи. (ИХВВ РАН, НЦВО РАН)

На основе нанопористого сверхвысокомолекулярного полиэтилена впервые получены биосовместимые нанокомпозиты с уникальными антифрикционными показателями, близкими свойствам природного сустава. Нанокомпозиты успешно апробируются в детской челюстно-лицевой хирургии в Московском медико-стоматологическом университете и открывают реальные возможности применения полимерных нанотехнологий при создании антифрикционных биомедицинских материалов. (ИНЭОС РАН)

В ряду гетерометаллических комплексов Сo(III)/Ru(II)-Tb(III) с различным лигандным окружением иона d-металла на платформе п-сульфонатотиакаликс[4]арена найден уникальный комплекс ([Co(dipy)₃]³⁺- Tb(III)), обеспечивающий полное (на 100%) и обратимое редокс-переключение интенсивной люминесценции f-иона за счет обратимого восстановления и реокисления d-комплекса. Высокая интенсивность и узкий спектральный диапазон эмиссии иона тербия являются преимуществом данной системы по сравнению с редокс-переключаемой флуоресценцией известных органических хромофоров. (ИОФХ КазНЦ РАН)

Методом высокотемпературного коллоидного синтеза получены монодисперсные квантовые точки на основе халькогенидов кадмия структуры «ядро-оболочка» и в форме нанотетраподов, размер которых варьируется от 3 до 10 нм, имеющие узкие линии люминесценции, перестраиваемые в широком спектральном диапазоне длин волн. (ИПХФ РАН)

Разработан экспрессный метод формирования наночастиц палладия, платины и оксидов железа внутри гранул сверхсшитого нанопористого полистирола, на основе которого получены эффективные магнитные сорбенты, композиты для глубокой очистки воды от токсичных веществ и высокоактивные катализаторы реакций ароматических соединений. Магнитные сорбенты после сорбции целевых компонентов легко выделяются из суспензий методом магнитной сепарации, а катализатор отделяется от продуктов реакции и может быть использован многократно. (ИНЭОС РАН)

Изучены процессы самоорганизации в комплексных многокомпонентных системах, включающих амфифильные блок-сополимеры, организованные в мицеллы, полимерные звезды и щетки. Будучи сами наноразмерными объектами, такие полимеры склонны к образованию более сложных структур путем взаимодействия с химически комплементарными линейными макромолекулами. В таких комплексных системах ярко проявляются явления самоупорядочения, диктуемые звездообразной топологией, что приводит к образованию структур типа «ядро-оболочка» или «ядро-оболочка-корона», в которых ядро или оболочка состоят из интерполимерного комплекса. Обнаруженные явления открывают новые возможности для дизайна уникальных функциональных многоуровневых наносистем, которые могут найти применение в медицине для адресной доставки и контролируемого высвобождения лекарственных соединений, а также для создания новых нанодисперсных каталитических систем и др. (МГУ)

Разработаны методы синтеза N-амидиноаминокислот и их производных, содержащих гуанидиновую группу (N-амидино-пролин, циклокреатин, N-амидино-пироглутаминовая кислота), обладающие высокой устойчивостью к ферментативному расщеплению. Изучена возможность их практического использования на примере синтеза аналогов RGD-пептидов. Установлено, что эти короткоцепочечные пептиды с достаточно простой структурой обладают способностью связываться с интегринами – белками наружной оболочки клетки – и могут быть использованы в качестве противоопухолевых агентов и при разработке средств адресной доставки лекарственных веществ. (ИВС РАН)

П

Одномерная теория фильтрационного горения обобщена на случай двух пространственных переменных с учетом теплопотерь через боковую поверхность горящего образца. Компьютерными расчетами выявлена существенная неодномерность поля течений газа, приводящая к возникновению максимума глубины превращения вблизи боковой поверхности. Установлено качественное совпадение определенных экспериментально профилей распределения азота в продуктах горения порошка ниобия в азоте с теоретическими. Полученные результаты позволяют глубже понять закономерности фазообразования и формирования структуры конечных продуктов горения и открывают новые возможности для эффективного управления синтезом. (ИСМАН РАН)

С

интезированы и исследованы новые гетероциклические фульгиды и этены, перспективные соединения для создания устройств оптической записи информации и ячеек памяти, проявляющие фотохромизм в растворах и в кристаллической фазе. Созданы высокоэффективные селективные органические флуоресцентные и фотопереключаемые хемосенсоры для исследования катионов щелочных, щелочноземельных и переходных металлов. (ЮНЦ РАН, НИИ ФОХ ЮФУ)

Разработаны методы синтеза массивов углеродных нанотруб, ориентированных перпендикулярно поверхности проводящей подложки, и найдены режимы электрохимического осаждения полианилина на поверхность нанотруб. Получен новый композиционный материал, удельная емкость которого в суперконденсаторе составила ~550 Ф/г, а уменьшение удельной емкости после 1400 циклов заряда-разряда – менее 2%. Разработанный материал перспективен для использования в суперконденсаторах. (ИНХ СО РАН)

Исследованы особенности структурных фазовых превращений в наноразмерных ян-теллеровских (ЯТ) системах. Показано, что перевод кристалла, содержащего ЯТ ионы, в нанокристаллическое состояние сопровождается существенным изменением параметров структурных фазовых переходов. Установлены зависимости температуры, скачка энтропии и скрытой теплоты фазового превращения от размера зерна. Предсказана возможность неоднофазного состояния нанокристаллической системы, т.е. одновременного присутствия в ней низкосимметричной и высокосимметричной ЯТ-фаз. Полученные теоретические результаты подтверждены полученными экспериментальными данными для системы Mn-O. Дано объяснение аномальной температурной зависимости параметра порядка наноразмерного оксида Mn₃O₄ в кооперативной ЯТ фазе. (ИМЕТ УрО РАН)

Синтезированы и исследованы новые типы твердых электролитов на основе моноалюмината калия, получаемые путем замещения катионов калия двухзарядными катионами (системы

Установлены условия формирования периодических доменных структур в легированных редкоземельными элементами  монокристаллах ниобата лития в плоскости, перпендикулярной оси выращивания. В нестационарных условиях гравитационная конвекция вызывает неосесимметричные течения в расплаве, в результате чего в центре и на периферии толщина теплового и концентрационного пограничного слоя различна. Чем меньше толщина пограничного слоя, тем быстрее кратковременные периодические осцилляции температуры вблизи границы кристалл –расплав приводят к изменениям скорости роста в пограничном слое и модуляции концентрации легирующей примеси. Как следствие, в плоскости, перпендикулярной оси выращивания, формируется регулярная доменная структура с периодом, уменьшающимся от центра к краю кристалла. (ИХТРЭМС КНЦ РАН)

Предсказан и синтезирован новый сверхпроводник – оксивисмутид никеля LaNiBiO (T ~ 4K), изоструктурный семейству слоистых FeAs сверхпроводников. На основе исследований его зонной структуры показано, что особенности электронного спектра, определяющие возникновение сверхпроводящего состояния для LaNiBiO и ВТСП SmFeAsO (T = 56K), подобны. (ИХТТ УрО РАН)

С целью получения высокочистых монокристаллов Si²⁸, Si²⁹ и Si³⁰ , необходимых для создании изотопных решеток и квантовых точек, разработаны методы синтеза глубокой очистки и анализа моноизотопных силанов ²⁸SiH₄, ²⁹SiH₄ и ³⁰SiH₄. Предложенная технологическая схема процесса обес-печивает высокий выход и исключает изотопное загрязнение целевого продукта. Впервые получены моносиланы с содержанием основного изотопа (ат.%) ²⁸SiН₄ > 99,99, ²⁹SiН₄ > 99,9 и ³⁰SiН₄ > 99,9,

М

Изучена возможность превращения в алмаз фуллеренсодержащей фазы, синтезированной в порошковой системе железо-эвтектический чугун. Установлено, что при давлении 9,5 ГПа и температуре 930^оС происходит образование локальной углеродной фазы, представляющей собой разупорядоченный графит, а с увеличением давления до 13 ГПа происходит синтез алмаза. Структура матрицы после обработки имеет дендритный характер и состоит из участков, твердостью

Создан  новый высокопрочный ковочный сплав на основе системы Al-Zn-Mg-Cu-Zr, содержащий микродобавки серебра и скандия и технология изготовления из него кованых и прессованных полуфабрикатов деталей внутреннего силового набора (шпангоутов, фитингов, нервюр) перспективных самолетов. Разработана необходимая документация (ТР, ТУ). Из нового сплава получены промышленные партии полуфабрикатов, превосходящие аналогичные из серийных высокопрочных сплавов по прочностным свойствам на 15-30%, по характеристикам трещиностойкости и ресурса в 1,5–2 раза. Применение нового сплава позволит повысить весовую эффективность конструкции на 10 % и увеличить ресурс работы деталей перспективных самолетов – в 1,5 раза. (ФГУП «ВИАМ»)

На основе нанотехнологий созданы новые композиционные материалы: антифрикционные на смазке водой, вибропоглащающие и электро-изоляционные, служебные характеристики которых улучшены в два-три раза. На основе новых материалов организовано производство узлов трения гидротурбин, судовых гермопроводов и опорных амортизирующих реле для главных силовых установок строящихся кораблей, а также ограничителей напряжений подстанций городского электротранспорта. (ФГУП ЦНИИ КМ «Прометей»)

Разработан оптимально эффективный способ нанесения антикоррозионного композиционного покрытия на металлах и сплавах, на базе ПЭО-слоя с последующими операциями нанесения фракций ПТФЭ и термообработки. Такие композиционные слои, обладающие гидрофобностью и низкой пористостью, повышают сопротивление переменному току (модуль импеданса) на три порядка величины и, как следствие, снижают более чем в 10 раз токи гальванической коррозии контактирующих в морской воде пар: сталь - титан, сталь - алюминиевые сплавы. (ИХ ДВО РАН)

Исследовано влияние структурного состояния (от моно- до нанокристаллического) на магнитные свойства соединений R₂Fe₁₄B (R = Y, Tb, Dy, Ho), синтезированных с использованием высокочистых редкоземельных металлов. Получены новые данные о магнитных параметрах, намагниченности насыщения, коэрцитивной силе, температуре Кюри и остаточной намагниченности образцов R₂Fe₁₄B
в монокристаллическом, поликристаллическом и нанокристаллическом состояниях. Установлено,
что благодаря межкристаллитному обменному взаимодействию, величина коэрцитивной
силы в нанокристаллических образцах возрастает в 10 раз по сравнению с монокристаллами. (ИМЕТ РАН)

Впервые низкоградиентным методом Чохральского выращены крупные кристаллы Li₂Zn₂(MoO₄)₃ , как беспримесные, так и активированные ионами хрома, меди и гадолиния. Проведенные при комнатной температуре исследования люминесцентных характеристик беспримесных кристаллов показали рекордно короткие времена жизни люминесценции (λ = 387 нм, двухэкспонентный спад люминесценции с временами 2 и 6 нс), которые являются лучшими параметрами среди известных сцинтилляторов. (ИНХ СО РАН)

В рамках разработки катодных материалов для литий-ионных аккумуляторов проведено исследование синтеза железофосфата лития LiFePO4 с каркасной структурой – перспективного катодного материала – с применением метода механической активации. Показано, что введение углерода на начальной стадии синтеза уменьшает размер частиц и существенно улучшает электрохимические характеристики LiFePO4 в качестве катодного материала для литий-ионных аккумуляторов. (ИХТТМ СО РАН)

38. Научные основы экологически безопасных и ресурсосберега-ющих химико-технологических процессов

Разработан металлоустойчивый катализатор крекинга мазута, который кроме цеолитсодержащего компонента, алюмооксидного связующего и структурного модификатора – глины, включает смешанный оксид магния-алюминия в качестве «ловушки» тяжелых металлов. Показано, что в процессе крекинга мазута смешанный оксид магния-алюминия связывает оксиды никеля и ванадия.

Разработаны новые наноструктурированные металл-углеродные катализаторы дегидрирования углеводородов. Введение металла в структуру углеродного носителя осуществляется in situ в процессе ИК-пиролиза композиции на основе полиакрилонитрила, детонационных наноалмазов (ДНА) и солей PtCl₄ и RuCl₃ при соотношении Pt:Ru=9:1, ПАН:ДНА=1:100 – 1:10. Методами рентгеноструктурного и рентгенофазового анализа установлено, что в условиях ИК-пиролиза in situ формируются наночастицы сплава Pt-Ru со средними размерами 6-8 нм. С использованием полученных катализаторов в мягких условиях достигнута 100%-ная конверсия циклогексана в бензол при

Предложены и изучены новые экстрагенты для гидрометаллургии. Их эффективность заключается в глубине извлечения (> 99,9%) целевых металлов из растворов и степени концентрирования в реэкстракте (х100). Область применения экстрагентов: в гидрометаллургии, гальванических производствах, технологии синтетических волокон – извлечение цинка из разбавленных сульфатных растворов с получением реэкстрактов 120-150 г/л Zn, при утилизации отработанных золотосодержащих электролитов гальванотехники, глубоком доизвлечении золота из сбросных растворов аффинажа. (ИХХТ СО РАН)

С целью устойчивого и экологически безопасного функционирования термоядерного реактора ИТЭР проведен цикл модельных экспериментов по анализу процессов переноса и осаждения углеводородных радикалов. Найдены температурные условия подавления осаждения и ускоренной рекомбинации углеводородных радикалов в стационарном потоке разреженного газа, состоящем из смеси водород/углеводороды. Определены вероятности гибели, осаждения и рекомбинации метил-радикала при столкновении с поверхностью металлов. Предложена конструкция теплового фильтра, способного существенно понизить накопление тритийсодержащих углеводородов в термоядерных реакторах. (ИФХЭ РАН)

Создан и освоен в промышленных условиях комплекс нового инжекционного оборудования и технологий введения порошкообразных материалов в металлические расплавы для науглероживания, дефосфорации, обессеривания, раскисления, ускорения шлакообразования, а также для нанесения защитных огнеупорных покрытий на футерованные поверхности металлургических агрегатов. Инжекционные установки, выпускаемые ООО «Новые металлургические технологии», успешно используются на 11 металлургических предприятиях России и ближнего зарубежья, только на ОАО «НТМК» (г. Нижний Тагил) и ОАО «ММК» (г. Магнитогорск) экономический эффект составил около 200 млн руб. в год. (ИМЕТ УрО РАН)

39. Химические аспекты современной экологии и рационального природопользова-ния, включая научные проблемы утилизации и безопасного хранения радиоактивных отходов

Впервые предложен простой и высокоэффективный способ получения селективных мобильных сорбционных систем на основе природных алюмосиликатных материалов – аргиллитов, перлитов и туфов для дезактивации твердых сыпучих материалов. Определены физико-химические характеристики и морфологические особенности поверхности сорбентов и кинетика ее гидрофобизации органическими веществами в газовой среде. Изучены технологические свойства сорбентов (адсорбционная емкость, удельная поверхность и др.). Новые сорбенты прошли успешную лабораторную апробацию при адсорбции в статических условиях. (ИХ ДВО РАН)

Впервые выполнены исследования образцов геологического материала, отобранных из глубинного хранилища Сибирского химического комбината, свидетельствующие об удалении продуктов деления и актинидов на расстояние, не превышающее 100 м от нагнетательной скважины, при этом ореол распространения химических компонентов отходов достигает 300-350 м, что фиксируется по распространению несорбируемого компонента трития. Не обнаружено проникновения радионуклидов и трития в вышележащие горизонты. Полученные результаты подтверждают безопасность геологического захоронения РАО для существующих глубинных хранилищ. (ИФХЭ РАН)

Разработаны эффективные наноразмерные катализаторы с минимальным содержанием благородных металлов (Pd, Ru), обладающие высокой эффективностью и стабильностью

На основе поливинилового спирта, наполненного дисперсным материалом, созданы крио-

40. Химические аспекты энергетики: фундаментальные исследования в области создания новых химических источников тока, разработки технологий получения топлив из ненефтяного и возобновляемого сырья, высоко-энергетических веществ и материалов

Впервые проведено нитрамидирование природных аминокислот и спиртов путем взаимодействия N,N´-динитромочевины с глицином и борнеолом с получением перспективных компонентов для высокоэнергетических газогенерирующих составов, а также биологически активных веществ. Показано, что получение нитраминокислот протекает через последовательно-ступенчатое образование кислых и средних солей N,N´-динитромочевины и глицина. (ИПХЭТ СО РАН)

Разработаны: новый анодный катализатор RuV, отличающийся высокой удельной активностью и стабильностью, улучшенный катодный катализатор CoFe/C, толерантный к этанолу, а также наноразмерный катализатор состава Ni_8.6RuF_1.18/C, высокоактивный и стабильный в реакции прямого электроокисления боргидрида натрия. На их основе разработан и испытан топливный элемент этанол-воздух с электродами размером 25 см² и максимальной удельной мощностью 90-100 мВт/см², что, по крайней мере, вдвое превышает зарубежные данные, полученные при использовании платиновых катализаторов. Это открывает реальные возможности создания высокоэффективных автономных энергетических установок различного назначения. (ИФХЭ РАН)

Предложены новые эффективные ингибиторы, обеспечивающие подавление детонации водородо-воздушных смесей любого состава при повышенных начальных давлениях до 600 кПа и различных способах инициирования. Результаты подтверждают ведущую роль цепной лавины в возникновении и распространении детонации при указанных условиях и необходимость ее учета при объяснении многих важных закономерностей процесса. (ИСМАН РАН)

Предложен новый подход к использованию полиолов растительного происхождения, образующихся в производстве энергоносителей из возобновляемого сырья (биоэтанол, биодизель), в качестве оксигенатных компонентов высокооктановых топливных композиций. Показано, что наибольший октанповышающий эффект и фазовая стабильность композиции достигаются при использовании кеталей с эквимольным количеством спиртов. Созданы и испытаны топливные композиции на основе циклических кеталей. Зарегистрирован значительный прирост октанового числа. (ИБХФ РАН)

Впервые экспериментально (ИХФ РАН) и теоретически (ИАП РАН) показано, что установка в трубе осесимметричного препятствия специальной формы (сопла) позволяет обеспечить управляемый переход очень слабой ударной волны в детонацию в стехиометрической пропано-воздушной смеси при нормальных условиях и при скорости ударной волны на входе в сопло выше 68020 м/c, что приблизительно соответствует числу Маха 2. Многократные отражения ударной волны от стенок сопла приводят к детонационному взрыву, распространяющемуся со скоростью на уровне 2 км/с. Полученный результат имеет важнейшее значение для разработки новых систем реактивного движения с детонационным сжиганием топлива и мощных импульсных детонационных горелок для отечественной промышленности. (ИХФ РАН, ИАП РАН)

С целью создания электромеханических преобразователей энергии специального назначения проведены работы по исследованию новых наноматериалов для различных деталей конструкции – немагнитная сталь повышенной прочности с пределами текучести не менее 1600 МПа, структурированная наночастицами титана, серебра и кобальта для изготовления бандажного стакана ротора и аморфное металлическое антифрикционное покрытие ротора на основе железа-АМАГ-200 (Fe Si B₂ Nb Cu). Разработаны требования к характеристикам новых наноматериалов, применение которых позволит существенно улучшить массогабаритные показатели электромеханических преобразователей энергии. (ИХС РАН)

41. Химические проблемы создания фармакологически активных веществ нового поколения

Обнаружено гиперактивирующее воздействие внешних магнитных полей (100-700 Эрстед) на ²⁵Mg²⁺-спин-селективный катализ, обеспечиваемый рядом ферментов семейства киназ (креатинкиназа, α-глицерофосфаткиназа, фосфенолпируваткиназа). Исследован механизм данного варианта магнитного изотопного эффекта, отсутствующего в случае активации ферментов ионами ²⁴Mg²⁺ и ²⁶Mg²⁺. Разработан метод адресной доставки ²⁵Mg²⁺ в клетки миокарда крыс, страдающих от медикаментозной гипоксии, с помощью катионных порфирин-фуллереновых наночастиц РМС16. (ИХФ РАН)

Разработаны новые специальные методы стереонаправленного построения гликозидной связи и превращения азидо-производных сахаров. С использованием этих методов впервые проведен полный синтез пентасахаридной гликоформы внешнего кора липополисахарида Pseudomonas aeruginosa (синегнойной палочки) – одного из основных и наиболее опасных видов госпитальной инфекции. Данное соединение получено для использования в качестве молекулярного зонда при изучении механизма развития инфекции, вызываемой этой бактерией, и для разработки противомикробных лекарств и иммунологических диагностикумов новых типов. (ИОХ РАН)

В результате фундаментальных исследований процессов образования полимерных гелей в замороженных системах разработаны оригинальные широкопористые трехмерные подложки для культивирования животных (в том числе стволовых) клеток, что открывает широкие перспективы для создания биоинженерных конструкций животных тканей и искусственных органов. (ИНЭОС РАН)

С целью создания высокоселективных сорбентов для удаления из организма пациентов токсичного метаболита мочевой кислоты, вызывающей подагру, осуществлен синтез сшитых полимеров на основе диметиламиноэтилметакрилата и диметакрилата этиленгликоля, имеющих в своей структуре молекулярные отпечатки мочевой кислоты. Исследование сорбционных свойств показало, что полученные сшитые полимеры связывают мочевую кислоту, как из модельных водных растворов, так и из перитонеальной жидкости пациентов, больных подагрой. (ИВС РАН)

Помещение нитроксильного радикала внутрь липосом и обработка липосомы грамицидином А обеспечивает трансмембранный перенос протонов и позволяет существенно увеличить время жизни спинового зонда в биологических образцах. Чувствительный спиновый зонд, заключенный внутри липосомы позволяет измерять рН, а также концентрации NO и О₂ в биологических объектах, таких как кровь, гомогенаты, образцы тканей, культуры клеток, изолированные органы и подопытные животные. Результаты важны для биологии и медицины с целью создания новых диагностических методов. (НИОХ СО РАН)

Установлена противоопухолевая активность нового препарата барназа, являющегося термо-стабильным до 54⁰ белком ферментом рибонуклеазы, полученного генноинженерным путем из клеток E.coli. Выявлена способность барназы существенно усиливать действие лазерной гипертермии – одного из наиболее актуальных методов лечения онкологических заболеваний. Обнаружено, что раздельное применение гипертермии и барназы приводит к торможению роста опухоли у подопытных животных на 50%, тогда как их совместное применение приводит к резкому усилению цитотоксического эффекта и вызывает полное ингибирование роста опухоли. (ИБХФ РАН)

Определены условия для оптимальной концентрации и времени действия этанола на изменение профиля сериновых изотопомеров в культуре клеток печени, метаболизирующих ¹³С-меченный глицин. Показано, что закрывание пориновых каналов сопровождается возрастанием содержания супероксид радикалов, окислительным стрессом и ускорением/облегчением открывания

Изучен обезболивающий эффект и токсичность аэрозольных частиц ибупрофена в ингаляционных экспериментах на мышах. Эффективность осаждения ибупрофена в легких измерена в зависимости от размера частиц. Показано, что эффективность аэрозольного введения ибупрофена на 5 порядков выше, чем перорального, т.е. для достижения одного и того же терапевтического эффекта (индекса обезболивания) доза при ингаляционном введении может быть снижена на 5 порядков по сравнению с пероральным введением. (ИХКГ СО РАН, НИОХ СО РАН, ИХТТМ СО РАН, ИТПМ СО РАН)

На основе терпенофенолов получена серия потенциальных физиологически активных соединений. Синтезированы конъюгаты, содержащие в молекуле терпенофенольный и порфириновый фрагменты, соединенные при помощи амидной и сложноэфирной связей. Физиологические испытания некоторых аминометилфенолов проведенные на лабораторных животных показали противовирусную, противовоспалительную, гемореологическую активность и антиоксидантные свойства. (ИХ Коми НЦ УрО РАН)

Разработана переносная система экспресс-анализа микроорганизмов, в том числе особо опасных, в полевых условиях методом полимеразной цепной реакции. В систему входят прибор для автоматической экстракции нуклеиновых кислот и экспресс-анализатор, позволяющий обнаружить до четырех специфических фрагментов ДНК одновременно. Анализатор по чувствительности и времени анализа не уступает зарубежным приборам, но имеет меньший вес и позволяет выполнять анализы в стандартных одноразовых пробирках. В систему входят наборы реактивов и адаптированные тест-системы молекулярной диагностики социально-значимых и особо опасных инфекционных болезней людей и животных. (ИнАП РАН)

Синтезирован ряд полиметаллоакрилатов, одновременно обладающих локальным гемоста-тическим и канцеростатическим действием. Выявлено, что наиболее эффективным препаратом является аргакрил. Препарат обладает выраженным противоопухолевым действием в отношении карциномы Льюиса, ингибируя рост опухоли на 90% и увеличивая срок жизни животных на 46%, а также проявляет умеренную эффективность на трёх других опухолевых моделях – аденокарциноме Акатол, аденокарциноме Са-755, меланоме В-16, вызывая торможение их роста на 30% по сравнению с контролем. (ИрИХ СО РАН)