В 2019 году была утверждена еще одна тема научного исследования ИХР РАН в рамках государственного задания: "Фундаментальные основы методологии прогнозирования свойств новых органических и неорганических функциональных материалов на основе комплексного сочетания экспериментальных и теоретических методов современной физической химии".
С целью получения фундаментальных знаний о структуре растворов был разработан подход к определению конформационных состояний малых нежестких молекул. Подход основан на совместном анализе данных молекулярного моделирования и экспериментально определяемых межъядерных расстояний на основе спектроскопии ядерного эффекта Оверхаузера с учетом эффектов косвенного переноса намагниченности. Предложенная методика была апробирована на растворах лекарственных соединений: парацетамол, фелодипин, ибупрофен. Полученные результаты могут быть использованы для направленного синтеза лекарственных препаратов.
Методами ИК спектроскопии и МД моделирования проведено исследование конформационных равновесий молекул ибупрофена, растворенного в фазе сверхкритического диоксида углерода, находящейся в равновесии с донной фазой, которая содержит избыток ибупрофена в условиях изохорного нагрева (35-900С, ρ= ρcr(CO2), ρ= 1.3ρcr(CO2)). Установлено, что с нагревом наблюдается перераспределение долей конформеров, определяющих кристаллические структуры двух полиморфных форм ибупрофена. Установлено, что при температуре 600С возрастает вероятность образования конформера, определяющего вторую полиморфную модификацию. Методами ДСК и рентгено-структурного анализа установлено, что при адиабатическом расширении сверхкритического раствора ибупрофена в скCO2, находящегося при 600С, получаемая кристаллическая фаза содержит смесь двух различных полиморфов, в отличие от исходной формы ибупрофена, что согласуется с результатами ИК спектроскопии и МД моделирования.
Разработан подход к определению структуры молекул порфирина на основе двумерной диффузионно-упорядоченной спектроскопии 2D DOSY, который включает анализ величин коэффициентов самодиффузии порфириновых комлексов и позволяет оценивать размеры данных соединений в растворах. С применением современной одно и двумерной спектроскопии ЯМР ядерного эффекта Оверхаузера, была определена структура фелодипина в раствооре хлороформа в зависимости от концетрации и температуры. Была установлена температура конформационного перехода.
Наиболее важные результаты фундаментальных исследований в период 2015-2019 гг.
2015 г.
Разработаны аэрогели на основе нанокристаллической целлюлозы и поливинилового спирта, обладающие хорошими теплоизоляционными свойствами. Коэффициент теплопроводности полученных композитов существенно ниже коэффициентов теплопроводности известных строительных теплоизоляционных материалов.
Получены новые фармацевтические сокристаллы лекарственных соединений группы фенаматов (нифлумовая, флуфенамовая кислоты, клониксин и диклофенак) с аминокислотой L-пролин.
Разработана теория фазовых переходов полимерной цепи в бинарном растворителе. Предложенная теория позволяет управлять конформациями полимера.
2016 г.
Разработан синтез и дизайн гибридных полифункциональных материалов на основе тетрапиррольных соединений для создания гибридных материалов – каталитических систем, активных слоёв оптических преобразователей солнечной энергии, молекулярных магнитов.
2017 г.
Создана база данных, включающая значения энергий Гиббса и энтальпий сублимации молекулярных кристаллов, а также значения их температур плавления, опубликованные в литературе в период с 1900 по 2016. Разработан подход, позволяющий оценивать термодинамические характеристики процессов сублимации сокристаллов.
Разработан теоретический подход, основанный на формализме обобщенных термодинамических потенциалов для описания конформационного многообразия диэлектрических полимеров в растворителе под действием внешнего электрического поля.
Выявлено каталитическое или ингибирующее влияние аминокислот на реакцию образования металлопорфиринов Описаны зависимости оптических и комплексообразующих свойств полученных соединений от природы катиона металла, числа и взаимного расположения атомов галогена в макрогетероцикле.
2018 г.
Разработан новый твердотельный композит на основе этилцеллюлозы, допированной бис(дипиррометенатом) цинка(II) ([ZnL2]), для флуоресцентного детектирования ультрамикроколичеств (до 1.68 ppb и 0.08 ppt) ацетона и этанола в воздушной атмосфере и обоснована перспективность его применения в областях медицинского и технического назначения.
Установлена взаимосвязь между катодным потенциалом окисления катиона металла и стехиометрией образующихся при комплексообразовании порфирината кобальта с органическими основаниями комплексов «гость – хозяин» различной стехиометрии.
2019 г.
Предложен метод жидкофазного формования тонких плёнок незамещенного фталоцианина цинка (ZnPc), который находит широкое применение в молекулярной электронике и органической фотовольтаике.
На основе мезо-пропаргиламино-BODIPY разработан новый высокочувствительный многофункциональный флуоресцентный сенсор азот- и кислородсодержащих сайтов связывания альбумина и низкомолекулярных аналитов в модельных физиологических средах.
Впервые построена квантово-химическая 3D модель поверхности октаэдрической квантовой точки AIS/ZnS(сфалерит)/GSH размером 2.71 nm и плотностью заселения 2.3 лиганда на nm2.
