Go to Top

ВІДДІЛ ФІЗИКО-ХІМІЧНИХ ДОСЛІДЖЕНЬ

Завідувач відділу к.х.н., старший науковий співробітник Поволоцький М.Й.

Завідувач відділу к.х.н., старший науковий співробітник Поволоцький М.Й.

Відділ фізико-хімічних досліджень (початкова назва  – відділ молекулярної структури та спектроскопії) був організований у 1968 р.. Засновником та першим завідуючим відділу був  доктор хімічних наук, професор Ю.П. Єгоров. З 1995 р. відділ очолює кандидат хімічних наук М.Й. Поволоцький. В структуру відділу також входить аналітична лабораторія, якою керує Н.Й. Кузнєцова.

Основним науковим напрямком відділу є дослідження молекулярної та електронної структури органічних та елементоорганічних сполук, синтезованих в ІОХ НАН України. Для цього в відділі використовуються методи рентгеноструктурного аналізу (РСА), спектроскопії ядерного магнітного резонансу (ЯМР), оптичної спектроскопії (ІЧ та УФ), газової та рідинної хроматографії, елементного аналізу органічних та елементоорганічних сполук, а також квантово-хімічні розрахунки.

Наявність у відділі спектрометрів VXR-300 та Gemini-200ВВ фірми “Vагіаn” дозволяє вивчати будову та конформації синтезованих органічних та елементоорганічних сполук методом спектроскопії ЯМР на різних магнітно-активних ядрах, встановлювати ступінь їх чистоти та отримувати їх спектральні характеристики.

Для рентгеноструктурних досліджень хімічних сполук використовуються монокристальний рентгенівський дифрактометр Bruker SMART APEX II та два чотирьохокружні дифрактометри Enraf-Nonius CAD-4. Це сучасне обладнання дає змогу визначати структуру не тільки для кристалічних зразків, але навіть для таких сполук, які за звичайних умов є рідкими або газоподібними. Наявні дифрактометри дозволяють спостерігати фазові переходи, досліджувати конформаційні особливості сполук, а також вивчати тонкі ефекти їх просторової та електронної будови. Методом РСА встановлена структура різноманітних класів хімічних сполук – органічних, елементоорганічних та неорганічних. Зокрема, даний метод використовується для вивчення будови барвників, біологічно активних речовин та нових сполук, які є перспективними сенсорами для збереження інформації, транспортування та збереження сорбованих газів при відносно низькому тиску.

Співробітниками відділу виконуються теоретичні дослідження електронної та просторової будови, а також реакційної здатності органічних і елементоорганічних сполук сучасними квантово-хімічними методами. Технічне оснащення та наявні пакети програм (TURBOMOLE, ORCA, GROMACS та інш.) дозволяють виконувати широкий спектр теоретичних досліджень. Він включає методи молекулярної механіки/молекулярної динаміки та докінг для біохімічних об’єктів, гібридні методи QM/MM (DFT/молекулярна механіка) та прецизійні розрахунки органічних молекул у вакуумі, в розчинах, а також в кристалі в граничних періодичних умовах (пакет CRYSTAL-09).

Методами ІЧ- та УФ-спектроскопії досліджуються реакційна здатність органічних і елементоорганічних сполук та їх здатність до комплексоутворення. Використовуючи газову та рідинну хроматографію, вивчається фармакокінетика та розробляються методики хроматографічного аналізу лікарських препаратів. В аналітичній лабораторії за допомогою автоматичних аналізаторів фірми “Саrlo-Еrba” (Італія) проводиться кількісний елементний аналіз органічних та елементоорганічних сполук.

 

Основні наукові досягнення відділу:

Розроблені програми для розрахунку термодинамічних характеристик динамічних процесів в спектрах ЯМР, а також програми для конформаційного аналізу циклічних сполук. Теоретично (квантово-хімічні розрахунки в наближенні DFT) та експериментально (методи динамічного ЯМР) вивчені ряд конформаційних перетворень в органічних та елементоорганічних сполуках. Квантово-хімічними методами досліджуються поверхні потенційної енергії та механізми різноманітних хімічних реакцій. Проаналізовані фактори, що впливають на термодинамічну стабільність та реакційну здатність гетерозаміщених карбенів. Теоретичними та спектральними методами вивчається структура каліксаренів та структурно подібних речовин, а також їх здатність до утворення аддуктів із катіонами, аніонами та нейтральними молекулами. Методом рентгеноструктурного аналізу виявлені особливості будови тисяч нових сполук різних класів. В результаті узагальнення інформації про молекулярну і кристалічну будову сполук низькокоординованого фосфору, що була отримана методами рентгеноструктурного аналізу, мультиядерної спектроскопії ЯМР та квантово-хімічних розрахунків, були закладені основи структурної хімії фосфорорганічних сполук некласичної координації.

 

Співробітники відділу:

  • Поволоцький Марко.Йосипович
  • Пироженко Володимир Валентинович
  • Роженко Олександр Борисович
  • Русанов Едуард Борисович
  • Болдирєв Ігор Володимирович
  • Кирильчук Андрій Анатолійович
  • Власенко Юрий Генадієвич
  • Кузнєцова Наталія Йосипівна
  • Кальченко Ольга Іванівна
  • Смертенко Олена Аронівна
  • Шафранова Валентина Саватіївна
  • Романіка Тетяна Олексіївна
  • Саава Лейла Луківна
  • Фалківська Вікторія Володимирівна

Наукове та науково-технічне співробітництво:

  • Проф. Уве Манте, проф. Вольфганг В. Шоллер, кафедра теоретичної хімії, хімічний факультет університету м. Білефельд, Німеччина.
  • Проф. Йохан Маттей, кафедра органічної хімії, хімічний факультет університету м. Білефельд, Німеччина.
  • Проф. Єжи Лещинський, факультет хімії и біохімії, Джексонський державний університет, м. Джексон, Міссісіпі, США.
  • Фонд ім. Александера фон Гумбольдта, Бонн, Німеччина.
  • Український науково-технологічний центр.

 

Публікації:

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.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, DOI: 10.1021/jp408778x.

8. 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.

9. 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.

10. 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.

11. 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.

12. 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.