ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ХИМИЧЕСКОЙ ТЕХНОЛОГИИ
- Проведен анализа влияния строения молекул на массовую энергоемкость углеводородов CnHm.
- Предложены аддитивные схемы, позволяющие с достаточной точностью предсказать массовую энергоемкость и молярный объем углеводородов различного строения в твердом и жидком состоянии.
Цели. Расширение сфер использования беспилотных летательных аппаратов требует поиска реактивных топлив с высокой энергоемкостью и физической плотностью на основе углеводородных материалов. Цель работы заключалась в проведении анализа влияния различных факторов на массовую энергоемкость углеводородов, необходимого для обоснования алгоритма поиска энергоемких структур CnHm.
Методы. Энергия сгорания рассчитывались с использованием аддитивных процедур. Расчеты проводились в программе MS Excel.
Результаты. В ходе проведенного анализа массовой энергоемкости углеводородов CnHm было установлено, что решающим фактором для достижения высоких значений массовой энергоемкости углеводородов является отношение m/n. При переходе от алициклических углеводородов к циклическим энергоемкость снижается, и данное снижение не компенсируется возникающей энергией напряжения. Предложена аддитивная схема, позволяющая с достаточной точностью предсказать молярный объем углеводородов для расчета объемных энтальпий сгорания.
Заключение. Термодинамический анализ показал, что максимальной массовой энергоемкостью обладают н-алканы, технология извлечения которых из нефтяных фракций хорошо отработана, уменьшение же содержания водорода в топливе приводит к снижению массовой энергоемкости. Одновременное достижение максимальных значений массовых и объемных энергоемкостей углеводородов представляется маловероятным. Возможно, одновременно более высокой массовой и объемной энергоемкостью будут обладать углеводороды с высоким значением m/n, содержащие 2, 3, 4, 5, 6-ти членные циклы и фенильные фрагменты.
ХИМИЯ И ТЕХНОЛОГИЯ ОРГАНИЧЕСКИХ ВЕЩЕСТВ
- Обзор обобщает результаты исследований, посвященных изучению биологической активности производных насыщенных полиаминов ациклического строения.
- Рассмотрены биологическая активность, биосинтез и катаболизм, клеточный транспорт и локализация биогенных полиаминов в живых системах.
- Представлены структурные аналоги и производные биогенных полиаминов, обладающие противоопухолевой, нейропротекторной, антиаритмической, противопаразитарной, антибактериальной и некоторыми другими видами биологической активности; отражена взаимосвязь между биологической активностью и мишенями воздействия.
- Установлено, что на характер воздействия большое влияние оказывает природа заместителя, количество катионных центров, а также длина полиаминовой цепи.
Цели. Биогенные полиамины широко представлены в живой природе. Они характерны как для клеток простейших, так и для многоклеточных организмов. Данные соединения обладают широким спектром биологической активности и необходимы для нормального роста и развития клеток. Нарушение гомеостаза полиаминов может вызывать существенные отклонения в функционировании клетки, провоцируя протекание патологических процессов различного рода, включая онкологические и психоневрологические заболевания. Воздействие на «полиаминовый путь» является привлекательным базисом для создания ряда фармакологически активных веществ с различным спектром действия. Целью данного обзора является обобщение результатов исследований, посвященных изучению биологической активности соединений полиаминового ряда; сопоставление биологического действия с воздействием на определенные молекулярные мишени. В виду структурного многообразия данной группы веществ невозможно в полной мере отразить имеющиеся на сегодняшний момент данные в одном обзоре. Поэтому в настоящей работе основное внимание уделено производным насыщенных полиаминов ациклического строения.
Результаты. В общем виде рассмотрены следующие аспекты: биологическая активность, биосинтез и катаболизм, клеточный транспорт и локализация биогенных полиаминов в живых системах. Представлены структурные аналоги и производные биогенных полиаминов, обладающие противоопухолевой, нейропротекторной, антиаритмической, противопаразитарной, антибактериальной и некоторыми другими видам биологической активности; отражена взаимосвязь между биологической активностью и мишенями воздействия. Установлено, что на характер воздействия большое влияние оказывает природа заместителя, количество катионных центров, а также длина полиаминовой цепи.
Выводы. В настоящее время применение структур полиаминового ряда сдерживается наличием цитотоксичности, а также неспецифического токсического воздействия на ЦНС. Дальнейшие исследования в области биохимии, клеточного транспорта, а также более глубокое понимание механизмов рецепторного взаимодействия позволят использовать полиамины в качестве основы для создания потенциальных лекарственных препаратов.
ХИМИЯ И ТЕХНОЛОГИЯ ЛЕКАРСТВЕННЫХ ПРЕПАРАТОВ И БИОЛОГИЧЕСКИ АКТИВНЫХ СОЕДИНЕНИЙ
- Разработана методика микрофлюидного синтеза солей олигогексаметиленгуанидина (ОГМГ) в реакторе проточного типа.
- Проведено сравнение эффективности микрофлюидного синтеза в реакторе проточного типа с классическим емкостным реактором.
- Спектральный 13C ЯМР анализ образца ОГМГ дигидрокарбоната, полученного при классическом синтезе в объеме показал, что продукт является неразветвленным и содержит дополнительно неидентифицируемые примеси в отличие от образца, полученного микрофлюидным способом.
- Анализ методом высокоэффективной жидкостной хроматографии показал, что образец ОГМГ дигидрокарбоната, синтезированный с помощью микрофлюидной технологии, имеет в 1.5 раза более низкое содержание исходных мономеров.
Цели. Разработать методику микрофлюидного синтеза солей олигогексаметиленгуанидина в реакторе проточного типа и оценить ее эффективность по сравнению с синтезом в классическом емкостном реакторе, а также сравнить чистоту продуктов, полученных данными методами.
Методы. Синтез олигогексаметиленгуанидина дигидрокарбоната (ОГМГ-ДГК) проводили с применением микрофлюидного аппаратного оснащения и классическим методом в объеме. Подтверждение чистоты и структуры полученного продукта осуществляли с помощью 13C ЯМР спектроскопии и высокоэффективной жидкостной хроматографии (ВЭЖХ).
Результаты. Спектр 13C ЯМР ОГМГ-ДГК при классическом синтезе в объеме демонстрирует, что продукт является неразветвленным и содержит дополнительно неидентифицируемые примеси в отличие от образца, полученного микрофлюидным способом. Анализ методом ВЭЖХ показал, что образец ОГМГ-ДГК, синтезированный с помощью микрофлюидной технологии, имеет в 1.5 раза более низкое содержание исходных мономеров.
Выводы. Синтез ОГМГ-ДГК в проточном реакторе имеет преимущество по сравнению с классическим способом синтеза в объеме, поскольку выдает продукт с более высокой степенью чистоты.
- Впервые представлен обзор литературных данных по использованию солей кобальта в качестве стимуляторов кроветворения и их применению в качестве допинга. Они заявлены в Запрещенном списке ВАДА.
- Лишь единичные лаборатории антидопингового контроля вводят в свою методологическую базу регламентированные подходы по определению данного вида допинга.
- Обобщены и систематизированы основные методы идентификации кобальта как допингового агента.
- Сделан вывод о несомненном преимуществе метода высокоэффективной жидкостной хроматографии в сочетании с масс-спектрометрией с индуктивно-связанной плазмой (HPLC-ICP-MS), позволяющий отличить эндогенный кобальт, входящий в состав цианокобаламина – витамина В12, от запрещенного к применению неорганического кобальта.
Цели. В последнее десятилетие чрезвычайную популярность в спорте высших достижений приобрели стимуляторы кроветворения. Этот факт подтверждают и участившиеся громкие допинговые скандалы, связанные с их употреблением. Соли кобальта относятся к данному классу веществ, их использование приводит к увеличению кислородной емкости крови и к мощной стимуляции обменных процессов, что дает несомненные конкурентные преимущества. Применение солей кобальта регламентировано в соответствии с Запрещенным списком Всемирного антидопингового агентства. В настоящее время проблематике выявления злоупотреблений солями кобальта в антидопинговом контроле посвящено всего несколько работ. Лишь единичные лаборатории вводят определение солей кобальта в свою методологическую базу. Цель данного обзора состоит в том, чтобы обратить внимание научного сообщества на токсичность соединений кобальта, последствия их приема, фармакокинетику, проблематику и способы обнаружения ввиду их доступности на современном рынке и участившихся случаев злоупотребления ими.
Результаты. В представленном обзоре рассмотрены основные биологические функции кобальта и клеточные уровни воздействия, токсичность и симптоматика при отравлении его солями. Обобщены и систематизированы литературные данные по основным используемым методам идентификации кобальта как допингового агента. Особое внимание уделено содержанию кобальта в биологически-активных добавках, при приеме которых спортсмен может сдать положительный допинг-тест на кобальт.
Выводы. На основе анализа перспективных подходов и методов определения кобальта, сделан вывод о несомненном преимуществе высокоэффективной жидкостной хроматографии в сочетании с масс-спектрометрией с индуктивно-связанной плазмой для детекции кобальта как допингового агента. Отсутствие четких требований к методам идентификации со стороны ВАДА и обязательности определения кобальта, несомненно, делает привлекательным прием его солей недобросовестными спортсменами. Ввиду этого существует необходимость внедрения вышеуказанного метода в практику антидопинговых лабораторий в ближайшем будущем.
СИНТЕЗ И ПЕРЕРАБОТКА ПОЛИМЕРОВ И КОМПОЗИТОВ НА ИХ ОСНОВЕ
- Изучена пенообразующая способность и кратность вспенивания водных растворов поливинилового спирта (ПВС) с различной молекулярной массой и концентрацией и исследовано влияние их структуры на кратность вспенивания.
- Показано, что растворы ПВС в воде представляют собой коллоидные дисперсные системы, состоящие из ассоциатов с размерами от 4.8 до 68.1 нм в зависимости от молекулярной массы ПВС.
- Установлено, что с ростом концентрации водных растворов ПВС кратность вспенивания снижается для всех молекулярных масс приблизительно в 1.5 раза, а с увеличением молекулярной массы она возрастает примерно в 2 раза.
- Кратность вспенивания водных растворов ПВС с разной концентрацией и молекулярной массой в зависимости от температуры раствора характеризуется максимумом при 30℃, что связано с уменьшением вязкости и снижением поверхностного натяжения растворов.
Цели. Исследовать процесс пенообразования водных растворов поливинилового спирта (ПВС) с различной молекулярной массой и концентрацией и влияние их структуры на кратность их вспенивания.
Методы. Анализ пенообразования растворов проводили по данным динамического светорассеяния, полученным на анализаторе частиц Zetasizer Nano.
Результаты. В работе изучена пенообразующая способность и кратность вспенивания водных растворов ПВС как одного из основных компонентов получения пен специального назначения. Показано, что растворы ПВС в воде представляют собой коллоидные дисперсные системы, состоящие из ассоциатов с разными размерами (от 4.8 до 68.1 нм) в зависимости от молекулярной массы ПВС. Приведены зависимости кратности вспенивания водных растворов ПВС от концентрации, молекулярной массы и температуры раствора. Приведены значения оптимальной концентрации и молекулярной массы ПВС, а также установлены оптимальные условия процесса пенообразования из водных растворов ПВС.
Выводы. Установлено, что с ростом концентрации водных растворов ПВС кратность вспенивания снижается для всех молекулярных масс приблизительно в 1.5 раза, а с увеличением молекулярной массы она возрастает примерно в 2 раза. Кратность вспенивания водных растворов ПВС с разной концентрацией и молекулярной массой в зависимости от температуры раствора характеризуется максимумом при 30 °C, что связано с уменьшением вязкости и снижением поверхностного натяжения растворов.
- Исследовались полипропиленовые (ПП) композиты с техническим углеродом. Образцы изгибались и выдерживались при заданном прогибе при температурах 20–155℃.
- При деформировании образцов наблюдался обратимый рост электрического сопротивления. Последующая выдержка образцов в деформированном состоянии сопровождалась экспоненциальным падением их электрического сопротивления.
- Были рассчитаны средние времена и энергия активации электрической релаксации деформированных ПП композитов (30–32 кДж/моль), а также проведено их сравнение с аналогичными характеристиками полиэтиленовых композитов (15–16 кДж/моль).
- При деформировании ПП композитов с техническим углеродом, в том числе при повышенных температурах, характер релаксации электрического сопротивления аналогичен характеру релаксации механического напряжения. Средние времена и энергия активации электрической релаксации деформированных ПП композитов сопоставимы с аналогичными показателями для механической релаксации.
Цели. Работа посвящена изучению влияния деформации изгиба при повышенных температурах на изменение электрического сопротивления электропроводящих полипропиленовых композитов, наполненных техническим углеродом.
Методы. Исследовались полипропиленовые композиты с техническим углеродом УМ-76. Образцы изгибались и выдерживались при заданном прогибе в интервале 20–155 °C.
Результаты. При деформировании образцов наблюдался обратимый рост электрического сопротивления. Последующая выдержка образцов в деформированном состоянии сопровождалась экспоненциальным падением их электрического сопротивления. Были рассчитаны средние времена и энергия активации электрической релаксации деформированных полипропиленовых композитов (30–32 кДж/моль), а также проведено их сравнение с аналогичными характеристиками полиэтиленовых композитов (около 14–16 кДж/моль).
Выводы. При механическом деформировании электропроводящих полипропиленовых композитов с техническим углеродом, в том числе при повышенных температурах, характер релаксации электрического сопротивления аналогичен характеру релаксации механического напряжения. Средние времена и энергия активации электрической релаксации деформированных полипропиленовых композитов сопоставимы с аналогичными показателями для механической релаксации. Это указывает на общий механизм этих процессов.
ХИМИЯ И ТЕХНОЛОГИЯ НЕОРГАНИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ
- Синтезирован новый структурный тип трифторацетата кальция Ca2(CF3COO)48CF3COOH, структура молекулярная, построена из димеров.
- Продуктом разложения соединения является CaF2 с небольшим размером частиц.
Цели. Работа посвящена рассмотрению особенностей синтеза и кристаллического строения трифторацетата кальция Ca2(CF3COO)4·8CF3COOH, а также изучению продуктов его термического поведения.
Методы. Соединение охарактеризовано различными физико-химическими методами (рентгеноструктурный анализ, ИК-спектроскопия), установлены продукты термического разложения в условиях динамического вакуума.
Результаты. Взаимодействием карбоната кальция с 99% трифторуксусной кислотой синтезирован новый структурный тип трифторацетата кальция Ca2(CF3COO)4·8CF3COOH (I) в виде неустойчивых на воздухе бесцветных призматических кристаллов. Строение I установлено по результатам рентгеноструктурного анализа: пространственная группа Р21, параметры элементарной ячейки: a = 10.0193(5) Å, b = 15.2612(7) Å, c = 16.3342(8) Å, β = 106.106(2)°, V = 2399.6(2) Å3, Z = 2. Структура молекулярная, построена из димеров Ca2(CF3COO)4·8CF3COOH. Торцевые молекулы трифторуксусной кислоты участвуют в образовании внутримолекулярных водородных связей с атомами кислорода бидентатных мостиковых анионов CF3COO−. На ИК-спектре полученного соединения в диапазоне 1200–1800 см−1 присутствуют ярко выраженные симметричные и асимметричные полосы поглощения СОО и CF3-групп. Четкий пик колебания OH-группы на 3683 см−1 соответствует присутствующим в структуре молекулам трифторуксусной кислоты. Широкий пик валентных колебаний в области 3300–3500 см−1 обусловлен наличием внутримолекулярных водородных связей. При давлении 10−2 мм рт.ст. разложение начинается при 250 °С, конечным продуктом разложения является фторид кальция CaF2.
Выводы. Нами получен ранее не описанный комплекс кальция с трифторуксусной кислотой, состав которого может быть представлен формулой Ca2(CF3COO)4·8CF3COOH, кристаллическая островная структура которого представляет собой димерную молекулу, а атомы кальция связаны в димеры четырьмя трифторацетатными группами. Комплекс задепонирован в Кембриджском банке структурных данных, номер депонирования – CCDC 2081186. Соединение имеет молекулярное строение, термическое разложение приводит к образованию фторида кальция, характеризующегося небольшим размером частиц, что может в дальнейшем обусловить его применение.
- В настоящей работе дается описание нейтронографической установки и нейтронного дифрактометра «Синтекс P1N» для исследования монокристаллов. На основе последнего также разработан приборный комплекс для рентгеноструктурных исследований.
- Эксперименты на стандартных образцах показали высокий уровень точности измерений параметров решетки, координат атомов и параметров их тепловых колебаний как на рентгеновском, так и на нейтронном дифрактометрах.
Цели. Модернизировать нейтронный дифрактометр с помощью 4-х кружного гониометра «Синтекс Р1N» и оценить особенности его применения при проведении рентгеноструктурного и нейтроноструктурного анализа монокристаллов с возможностью использования для этих целей аналогичных гониометров.
Методы. 4-х кружный гониометр «Синтекс Р1N» и отдельные узлы российского оборудования из комплектов рентгеновских дифрактометров типа ДРОН легли в основу разработки приборного комплекса для рентгеноструктурных и нейтроноструктурных исследований.
Результаты. На основе гониометра «Синтекс Р1N» была выполнена модернизация нейтронного дифрактометра. Входивший в комплект дифрактометра торцевой нейтронный счетчик на основе 10BF3 был заменен российским боковым счетчиком СНМ-16 на основе 3He. Существенное уменьшение линейных размеров детектора позволило расширить диапазон измеряемых углов по 2θ с 90° до 140° и, соответственно, повысить точность измеряемых межплоскостных расстояний. Благодаря оптимизации геометрии установки и защиты гониометра и детектора, была достигнута высокая точность измеряемых параметров элементарной ячейки и интенсивностей рефлексов. На основе гониометра «Синтекс Р1N» был также разработан приборный комплекс для рентгеноструктурных исследований. Как на разработанной рентгеновской, так и на модернизированной нейтронографической установках были осуществлены эксперименты по измерению параметров элементарной ячейки, координат атомов и параметров их тепловых колебаний на ряде кристаллов: алмаз С, кремний Si, галит NaCl, корунд α-Al2O3. Сравнение полученных данных с соответствующими параметрами кристаллов химических веществ и стандартных образцов, рекомендуемых Международным союзом кристаллографов, показало очень хорошее совпадение.
Выводы. В настоящей работе дается описание нейтронографической установки и нейтронного дифрактометра «Синтекс P1N» для исследования монокристаллов. На основе последнего разработан приборный комплекс для рентгеноструктурных исследований. Эксперименты на стандартных образцах показали высокий уровень точности измерений параметров решетки, координат атомов и параметров их тепловых колебаний как на рентгеновском, так и на нейтронном дифрактометрах.
ISSN 2686-7575 (Online)