Go to Top

ОТДЕЛ ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ

Заведующий отделом к.х.н. старший научный сотрудник Поволоцкий М.И.

Заведующий отделом к.х.н. старший научный сотрудник Поволоцкий М.И.

Отдел физико-химических исследований (первоначальное название – отдел молекулярной структуры и спектроскопии) был организован в 1968 г. Основателем и первым заведующим отделом был доктор химических наук, профессор Ю.П. Егоров. С 1995 г. отдел возглавляет кандидат химических наук М.И. Поволоцкий. В структуру отдела также входит аналитическая лаборатория, которой руководит Н.И. Кузнецова.

Основным научным направлением отдела является исследование молекулярной и электронной структуры органических и элементоорганических соединений, синтезированных в ИОХ НАН Украины. С этой целью в отделе используются методы рентгеноструктурного анализа (РСА), спектроскопии ядерного магнитного резонанса (ЯМР), оптической спектроскопии (ИК и УФ), газовой и жидкостной хроматографии, элементного анализа органических и элементоорганических соединений, а также квантово-химические расчеты.

Наличие в отделе спектрометров ЯМР VXR-300 и Gemini-200ВВ фирмы “Vагіаn” позволяет изучать строение и конформации синтезированных органических и элементоорганических соединений, устанавливать степень их чистоты и получать их спектральные характеристики.

Для рентгеноструктурных исследований химических соединений используются монокристальный рентгеновский дифрактометр Bruker SMART APEX II и два четырехокружных дифрактометра Enraf-Nonius CAD-4. Это современное оборудование дает возможность определять структуру не только кристаллических образцов, но даже таких веществ, которые в обычных условиях являются жидкими или газообразными. Имеющиеся дифрактометры позволяют наблюдать фазовые переходы, исследовать конформационные особенности соединений, а также изучать тонкие эффекты их пространственного и электронного строения. Методом РСА установлена структура различных классов химических соединений – органических, элементоорганических, неорганических. В частности, данный метод используется для изучения строение красителей, биологически активных веществ и новых соединений, которые являются перспективными сенсорами для хранения информации, транспортировки и хранения сорбированных газов при относительно низком давлении.

Сотрудниками отдела проводятся теоретические исследования электронного и пространственного строения, а также реакционной способности органических и элементоорганических соединений современными квантово-химическими методами. Техническое оснащение и имеющиеся пакеты программ (TURBOMOLE, ORCA, GROMACS и проч.) позволяют выполнять широкий спектр теоретических исследований. Он включает методы молекулярной механики/молекулярной динамики и докинга для биохимических объектов, гибридные методы QM/MM (DFT/молекулярная механика) и прецизионные расчеты органических молекул в вакууме, в растворах, а также в кристалле в предельных периодических условиях (пакет CRYSTAL-09).

Методами ИК- и УФ-спектроскопии исследуются реакционная способность органических и элементоорганических соединений и их способность к комплексообразованию. Используя газовую и жидкостную хроматографию, изучается фармакокинетика и разрабатываются методики хроматографического анализа лекарственных препаратов. В аналитической лаборатории с помощью автоматических анализаторов фирмы ” Саrlo – Еrba ” (Италия) проводится количественный элементный анализ органических и элементоорганических соединений.

Основные научные достижения отдела:

Разработаны программы для расчета термодинамических характеристик динамических процессов в спектрах ЯМР, а также программы для конформационного анализа циклических соединений. Теоретически (квантово-химические расчеты в приближении DFT) и экспериментально (методы динамического ЯМР) исследованы механизмы целого ряда химических реакций и конформационных превращений в органических и элементоорганических соединениях. Квантово-химическими методами исследуются поверхности потенциальной энергии и механизмы химических реакций. Проанализированы факторы, влияющие на термодинамическую стабильность и реакционную способность гетерозамещених карбенов. Теоретическими и спектральными методами изучается структура каликсаренов и структурно подобных соединений, а также их способность к образованию аддуктов с катионами, анионами и нейтральными молекулами. Методом рентгеноструктурного анализа выявлены особенности строения тысяч новых соединений различных классов. В результате обобщения информации о молекулярной и кристаллической структуре соединений низкокоординированного фосфора, полученных методами рентгеноструктурного анализа, мультиядерной спектроскопии ЯМР и квантово-химических расчетов, заложены основы структурной химии фосфорорганических соединений неклассической координации.

Сотрудники отдела:

  • Поволоцкий Марк Иосифович
  • Пироженко Владимир Валентинович
  • Роженко Александр Борисович
  • Русанов Эдуард Борисович
  • Болдырев Игорь Владимирович
  • Кирильчук Андрей Анатольевич
  • Власенко Юрий Геннадиевич
  • Кузнецова Наталья Иосифовна
  • Кальченко Ольга Ивановна
  • Смертенко Елена Ароновна
  • Шафранова Валентина Саватеевна
  • Романика Татьяна Алексеевна
  • Саава Лейла Лукинична
  • Фалковская Виктория Владимировна

Научное и научно-техническое сотрудничество:

  • Проф. Уве Манте, проф. Вольфганг В. Шёллер, кафедра теоретической химии, химический факультет университета г. Билефельд, Германия.
  • Проф. Йохан Маттей, кафедра органической химии, химический факультет университета г. Билефельд, Германия.
  • Проф. Ежи Лещинский, факультет химии и биохимии, Джексонский государственный университет, г. Джексон, Миссисипи, США.
  • Фонд им. Александера фон Гумбольдта, Бонн, Германия.
  • Украинский научно-технологический центр. 

Публикации:

1. P. Jutzi, A. Mix, B. Neumann, B. Rummel, W. W. Schoeller, H.-G. Stammler, A.B. Rozhenko. Reversible Transformation of a Stable Monomeric Silicon(II) Compound into a Stable Disilene by Phase Transfer: Experimental and Theoretical Studies of the System {[(Me3Si)2N](Me5C5)Si}n with n = 1,2. J. Amer. Chem. Soc. 2009, 131, p. 12137–12143.

2. T. Westermann, R. Brodbeck, A.B. Rozhenko, W.W. Schoeller, U. Manthe. Photodissociation of methyl iodide embedded in host-guest complex: a full dimensional (189D) quantum dynamics study of CH3I@resorc[4]arene. J. Chem. Phys. 2011, 135, 184102.

3. R.M.Burgess, I.M.Konovets,L.S.Kipnis, A.V.Lyashenko V.A. Grintsov, A. N. Petrov, A.V. Terletskaya, M.V.Milyukin, M.I. Povolotskii, V.Y.Demchenko, T. Bogoslovskaya, Y.V.Topkin, T.V.Vorobyova, L. M. Portis, Kay T. Ho. Distribution, magnitude and characterization of the toxicity of Ukrainian estuarine sediments. Marine Pollution Bulletin, 2011, 62, p. 2442-2462.

4. A.B. Rozhenko, W.W. Schoeller, M.C. Letzel, B. Decker, J. Mattay. Anion-p Interactions in Adducts of Anionic Guests with Octahydroxy-pyridine[4]arene: Theoretical and Experimental Study. New J. Chem. 2013, 37, р. 356–365.

5. O.I. Guzyr, S.V. Zasukha, Yu.G. Vlasenko, A.N. Chernega, A.B. Rozhenko, Yu.G. Shermolovich, Simple Route to Adducts of (Amino)(aryl)carbene with Phosphorus Pentafluoride. Eur. J. Inorg. Chem. 2013, p. 4154–4158.

6. A. V. Ruban, A. B. Rozhenko, V. V. Pirozhenko, S. V. Shishkina, O. V. Shishkin, A. M. Sikorsky, S. O. Cherenok, V. I. Kalchenko, Tetrahedron Lett. 2013, 54, 3496–3499.

7. A.S. Degtyarenko, E.B. Rusanov,  A. Bauza, A. Frontera, H. Krautscheid, A.N. Chernega, A.A. Mokhir, K.V. Domasevitch. Self assembly cavitand precisely recognizing hexafluorosilicate: a concerted action of two coordination and twelve CH—F bonds. Chem. Comm. 2013, 49, p 9018-9020.

8. L.F. Lourie, Y.A. Serguchev, M.V. Ponomarenko, E.B. Rusanov, V.M. Vovk, N.V. Ignat’ev. Electrophilic fluorocyclization of unsaturated alcohols ionic liquids. Tetrahedron, 2013, 69, p. 833-838.

9. G.A. Senchyk, A.B. Lysenko, H. Krautscheid, , E.B. Rusanov, A.N. Chernega, K.W. Kramer, S.-X. Liu,  K.V. Domasevitch. Functionalized adamantane tectons used in the design of mixed-ligand cooper(II) 1,2,4-triazolyl/carboxylate metal-organic frameworks.  Inorg. Chem. 2013, 52, p. 863-972.

10. V.A. Sukach, V.M. Tkachuk, V.M. Shoba, V.V. Pirozhenko, E.B. Rusanov, A.A. Chekotilo, G.-V. Roschenthaler, V.M. Vovk. Control of regio- and enantioselectivity in the asymmetric organocatalytic addition of acetone to 4-(trifluoromethyl)pyrimidin-2(1H)ones. Eur. J. Org. Chem. 2014, p 1452-1460.

11. A.B. Rozhenko, W.W. Schoeller, J. Leszczynski, On the Stability of Perfluoroalkyl-Substituted Singlet Carbenes: A Coupled-Cluster Quantum Chemical Study. J. Phys. Chem. A, 2014, 118, p.1470-1488.

12. A.B. Rozhenko. Density functional theory calculations of enzyme-inhibitor interactions in medicinal chemistry and drug design. In: Application of Computational Techniques in Pharmacy and Medicine #3. Springer, will be published soon.