Цели. Производные коричной кислоты относятся к большому классу фенольных соединений, которые широко распространены в растительности и обладают высоким потенциалом для применения в медицине и промышленности. Они обладают различными практически полезными свойствами, например, антиоксидантными, противовоспалительными, антиагрегантными и антимеланогенными свойствами. Отдельный интерес представляют оксикоричные кислоты как фенилпропаноиды, являющиеся исходными соединениями лигнина. Целью данной работы является исследование электронной структуры и анализ реакционной способности простейших представителей фенилпропаноидов, образующихся в процессе биосинтеза: кумаровой (п-оксикоричной), кофейной (3,4-дигидроксикоричной), феруловой (3-метокси-4-гидроксикоричной), синаповой (3,5-диметокси-4-гидроксикоричной) и 3,4-диметоксикоричной кислот. Эти кислоты являются биогенетическими предшественниками большинства других фенольных соединений (кумаринов, меланинов, лигнина и флавоноидов) и встречаются практически во всех высших растениях.

Методы. В рамках ограниченного метода Хартри Фока и метода гибридного функционала плотности оптимизированы исследуемые молекулы. Все расчеты проводились с использованием программы Firefly.

Результаты. Проведен сравнительный квантово-химический расчет геометрических параметров молекул оксикоричных кислот двумя методами, приведены значения зарядов на атомах по Малликену. При введении гидроксильных и метоксильных заместителей в м- и п-положения относительно карбоксильного фрагмента происходит смещение электронной плотности в сторону бензольного кольца и, как следствие, понижение симметрии молекулы. Также в исследуемых структурах имеется π,π-сопряжение карбоксильного фрагмента молекулы –СН=СНСООН с ароматическим кольцом, что существенно сказывается на геометрической конфигурации молекул. Максимальный положительный заряд сосредоточен на атоме С₉, а максимальный отрицательный – на атомах кислорода, относящихся к метоксильным заместителям и гидроксильной группе, что подтверждает роль кислородных атомов в химических превращениях кислот.

Выводы. В работе двумя различными методами были рассчитаны геометрические, электронные и энергетические параметры, а также индексы электрофильности исследуемых оксикоричных кислот в газовой фазе. Полученные величины согласуются в пределах погрешностей с экспериментальными данными, а также описываемыми в ранних работах при расчетах другими методами.

Цели. Определение эффективности применения тепловых насосов различного типа в экстрактивной ректификации смеси изобутиловый спирт–изобутилацетат с н-бутилпропионатом в качестве разделяющего агента.

Методы. Основной метод исследования – математическое моделирование в программном комплексе Aspen Plus V. 9. В качестве модели описания парожидкостного равновесия применялась основанная на уравнении локальных составов модель UNIQUAC, для учета неидеальности паровой фазы – модель Редлиха–Квонга. При моделировании традиционной схемы экстрактивной ректификации производилась параметрическая оптимизация по критерию суммарных энергетических затрат в кипятильниках колонн. Для экономической оценки применялись инструменты Aspen Process Economic Analyzer V10.1.

Результаты. В сравнении с традиционной схемой экстрактивной ректификации рассмотрено три варианта схемы с применением тепловых насосов открытого типа – с размещением теплового насоса на колонне экстрактивной ректификации, на колонне регенерации разделяющего агента и с размещением двух тепловых насосов на обоих колоннах схемы. Также предложена схема с внутренним тепловым насосом, в которой компрессор теплового насоса расположен между секциями экстрактивной колонны, которые работают при различных давлениях – 506.6 кПа в укрепляющей и экстрактивной секциях и 101.3 в отгонной. Была произведена экономическая оценка всех рассмотренных схем и вычисление полных приведенных затрат. Показано, что применение схем с тепловыми насосами открытого типа позволяет значительно, вплоть до 39.6%, снизить энергетические затраты на экстрактивную ректификацию, однако значительное снижение полных приведенных затрат достигается только при достаточно большом сроке функционирования установок. Снижение энергетических затрат в схеме с внутренним тепловым насосом составило 44%, а полных приведенных затрат – 20.2–30.1% в зависимости от времени функционирования установки.

Выводы. Показано, что применение тепловых насосов в процессе экстрактивной ректификации смеси изобутиловый спирт–изобутилацетат с бутилпропионатом в качестве разделяющего агента позволяет значительно снизить энергетические затраты. Наиболее экономичной из рассмотренных является схема с применением внутреннего теплового насоса.

Цели. Среди эфиромасличных лекарственных растений, обладающих широким спектром фармакологической активности, особый интерес представляет трава монарды дудчатой (Monarda fistulosa) семейства Яснотковых. Однако информация о некоторых флавоноидах, содержащихся в ней наряду с эфирным маслом, носит противоречивый характер. Неточности, выявленные в отношении химического состава травы, становятся причиной появления различных подходов к стандартизации, что создает трудности. Для обеспечения единообразия классификации в данной работе представлено обоснование новых, ранее не применявшихся подходов к стандартизации травы монарды дудчатой.

Методы. Для экстракции флавоноидов использовали колоночную хроматографию на силикагеле. Идентификацию осуществляли на основании данных ультрафиолетовой спектроскопии, спектроскопии ядерного магнитного резонанса и масс-спектрометрии, а также результатов кислотного гидролиза. Оценку качества предложенной методики количественного определения суммы флавоноидов проводили методом дифференциальной спектрофотометрии при 394 нм в пересчете на изороифолин.

Результаты. Обоснованы подходы к стандартизации травы монарды дудчатой, заключающиеся в определении ее подлинности путем обнаружения монотерпеновых фенолов и флавоноидов, имеющих диагностическое значение. Разработана методика количественного определения суммы флавоноидов.

Выводы. Изучена возможность определения подлинности травы монарды дудчатой, исходя из диагностически значимых флавоноидов – изороифолина и линарина.

Цели. В последние десятилетия в развитых и развивающихся странах наблюдается быстрый рост числа больных диабетом, который сопровождается ростом стоимости лечения. Ингибиторы α-глюкозидазы являются одним из наиболее эффективных препаратов, применяемых для снижения постпрандиальной гипергликемии при лечении сахарного диабета 2 типа. Кроме того, флавоноиды, группа природных веществ, широко распространенных в растениях и содержащих различные производные фенола, проявляют значительную гипогликемическую активность и могут служить потенциальными ингибиторами α-глюкозидазы. Во Вьетнаме Persicaria pulchra (Bl.) Soják (P. pulchra) используется в народной медицине. Он обладает высоким содержанием флавоноидов и, предположительно, противодиабетическими свойствами, хотя исследован мало. Таким образом, целью настоящего исследования является оптимизация экстрагирования P. pulchra для получения наиболее высокого общего содержания флавоноидов, а также определение его биологической активности – анти-α-глюкозидазной и антиоксидантной.

Методы. Экспериментально исследовано влияние условий экстрагирования, а именно температуры, времени экстракции, соотношения жидкость : твердое вещество и концентрации этанола, на общее содержание флавоноидов с помощью методологии анализа поверхности отклика. Показано, что оптимальные условия экстракции определяют анти-α-глюкозидазную и антиоксидантную активность.

Результаты. Найдены оптимальные условия экстракции для получения максимального содержания флавоноидов (530 мг кверцетина/г): время экстракции 60 мин, температура 53 °С, отношение жидкость : твердое вещество 9.46 г/г и концентрация этанола 62%. Растительный экстракт, полученный в оптимальных условиях, проявляет хорошее ингибирование α-глюкозидазы с концентрацией полумаксимального ингибирования (IC50) 22.67 мг/мл по сравнению с положительным контролем (акарбоза – 7.77 г/мл).

Выводы. Исследование выявило оптимальные условия экстракции P. pulchra, позволяющие получить наиболее высокое общее содержание флавоноидов, и подтвердило перспективы применения P. pulchra для ингибировании α-глюкозидазы и антиоксидантного окисления.

Цели. Литературные данные свидетельствуют о сложности извлечения и разделения редкоземельных металлов экстракционными методами и доказывают необходимость многостороннего и детального изучения данных процессов. Перспективным является осуществление экстракции с применением поверхностно-активного вещества и термодинамическим обоснованием полученных технологических величин. Инновационной идеей научного исследования является применение экстракционного метода для извлечения и разделения редкоземельных металлов из низкоконцентрированных растворов. Экспериментально изучен процесс извлечения европия(III) из азотнокислых растворов в форме додецилсульфатов экстракцией. Исследования ориентированы на изучение основных и альтернативных источников редкоземельных металлов, способов их извлечения и разделения.

Методы. Процесс проводили на верхнеприводном экстракторе ES-8300 D в течение 30 мин со скоростью около 700 об/мин. Для определения формы экстрагируемых солей в органической фазе применяли метод инфракрасной спектроскопии (спектрометр Nicolet 6700). Экстракцию изучали в растворах с единичными катионами и с комбинацией целевого компонента и интерферирующих катионов. Для последних растворов концентрации экстрагируемых элементов в совместном присутствии в водной фазе определяли методом оптической эмиссионной спектроскопии с индуктивно-связанной плазмой на спектрометре ICPE-9000 (Shimadzu). Калибровка спектрометра проводилась по стандартным образцам для ICP CertiPUR (Merck).

Результаты. Получены зависимости коэффициентов распределения и разделения редкоземельных металлов в процессе экстракционных процессов от величины рН равновесной водной фазы с установлением и термодинамическим обоснованием формы извлекаемых соединений. Установлено, что в процессе экстракции минимальная концентрация целевого компонента в водной фазе наблюдается при рН = 4.0. В целом на всем интервале исследуемого диапазона рН водной фазы зависимость коэффициента распределения от величины кислотности среды выражена слабо. По результатам анализа спектров отработанного и чистого изооктилового спирта сделано заключение, что додецилсульфаты европия извлекаются в органическую фазу в виде сольватов Eu(C₁₂H₂₅OSO₃)₃.

Выводы. Экспериментально показана возможность извлечения европия(III) из азотнокислых растворов в форме додецилсульфатов экстракцией. Преимуществами предлагаемого метода являются возможность избирательного извлечения целевого компонента из разбавленных техногенных растворов и использование поверхностно-активного вещества (додецилсульфата натрия). Эффективность извлечения додецилсульфатов европия при экстракции максимальна в исследуемом диапазоне рН от 2.0 до 7.5, что отражает слабую зависимость от кислотности водной фазы. Кроме того, в сильнощелочной области рН эффективность извлечения экстракцией понижается.

Цели. Целью настоящей работы было изучение влияния катионного полиэлектролита на свойства кислотно-основных индикаторов при их иммобилизации на твёрдой подложке и установление закономерностей сдвига их спектральных и кислотно-основных характеристик.

Методы. Свойства индикатора в растворе катионного полиэлектролита и иммобилизованного на поверхности силикагеля изучали методами автоматизированного фотометрического титрования в видимой области, спектрофотометрии и с помощью специализированного компьютеризированного стенда.

Результаты. Измеренное значение рКа красителя при закреплении на силикагеле смещается на 3 единицы в кислую область и близко к значению рКа для индикатора в растворе модифицирующего полимера. Наблюдаемое изменение величины рКа при иммобилизации и влияние ионной силы раствора объясняются с точки зрения влияния локального электрического потенциала полимерной глобулы. В отличие от ковалентной иммобилизации, уменьшается влияние ионной силы раствора на индикаторную реакцию, и оно может быть легко учтено при измерениях.

Выводы. Показана принципиальная возможность создания датчика для непрерывного визуального контроля рН на основе Конго Красного, иммобилизованного на силикагеле с переходом цвета в интервале 1–4 pH. Такой материал может использоваться для контроля в процессах извлечения металлов из промышленных стоков или для оптимизации извлечения ценных актинидов. Продемонстрированный в настоящей работе подход может быть применен для иммобилизации других индикаторов, как для обеспечения измерения в других диапазонах pH, так и для создания сенсоров на другие аналиты.

Цель. Сохранение преемственности научных школ, повышение мотивации к научному поиску является актуальной задачей воспитания новых поколений исследователей. Одним из путей решения этой задачи является пропаганда исторически значимых достижений выдающихся ученых, работающих в области, без которой не мыслится развитие фундаментальных основ тонких химических технологий. Такой областью являлась и является сейчас физическая химия, в развитие которой огромный вклад внес профессор Яков Кивович Сыркин. Настоящее исследование посвящено анализу становления Я.К. Сыркина как ученого и обсуждению его основных научных результатов, имеющих принципиальное значение для развития физической и квантовой химии.

Методы. При подготовке статьи использованы архивные материалы, библиографические справки, оригинальные тексты статей и научных отчетов.

Результаты. В статье подробно рассмотрены и документально подтверждены основные научные достижения Я.К. Сыркина в период его работы на химических факультетах Иваново-Вознесенского политехнического института и в Ивановском химико-технологическом институте (1918–1932 гг.), показано становление молодого ученого, его взаимодействие с учителями и коллегами. Представлены результаты исследований химического равновесия; химической кинетики; установления связи между кинетикой и термодинамикой; катализа; теории растворов; сольватных эффектов; коллоидных систем и др.

Выводы. Ретроспективный анализ деятельности Я.К. Сыркина показывает его становление, широту интересов, умение связать, творчески оценить и развить фундаментальные достижения великих предшественников – Гиббса, Вант-Гоффа, Аррениуса, Оствальда, Нернста и других. Разностороннее исследование фундаментальных и прикладных аспектов физической химии привело Я.К. Сыркина к пониманию ключевой роли строения молекул и природы химической связи во всех наблюдаемых химических явлениях.