Лаборатории физико-химических методов исследования и компьютерной химии

Основные направления исследований: Применение физических методов для изучения структуры и химической активности органических, элементоорганических и полимерных соединений.

· Лаборатория рентгеноструктурных исследований (ЛРСИ)

· Лаборатория ядерного магнитного резонанса (ЛЯМР)

· Лаборатория физической химии твердого тела (ЛФХТТ)

· Лаборатория молекулярной спектроскопии (ЛМС)

· Группа квантовой химии (ГКвХ)

· Группа электронного парамагнитного резонанса (ГЭПР)

· Группа кристаллогидратов (ГКГ)

Информация о посещенных лабораториях

В Лаборатории Рентгеноструктурных Исследований (ЛРСИ) занимаются фундаментальными и прикладными задачами современной структурной химии. Нам показали принцип работы монокристального дифрактометра Bruker «SMART APEX II». Монокристальный дифрактометр предназначен для определения кристаллических и молекулярных структур неорганических, органических и металлоорганических соединений при различных температурах с последующим построением детального распределения электронной плотности.

Спектроскопические методы аналитической химии малорезультативны для ре­шения структурных задач в случае соединений с малым количеством атомов во­дорода, а также содержащих много сходных атомов углерода, как, например, во многих металлокомплексах, где из-за парамагнитных свойств атомов металла метод ЯМР, который так информативен в других случаях, отказывает и дает зак­лючения только для небольших частей структуры. Эти трудности преобразуют­ся рентгеноструктурным анализом, в котором из одного монокристалла путем рассеяния рентгеновских лучей от электронных оболочек атомов соединения могут быть определены координаты атомов в элементарной ячейке и располо­жение молекулы в кристалле. Соответственно волновому характеру электромагнитного облучения выявляются эффекты рассеяния электронов при взаимодей­ствии с рентгеновскими лучами.

В зависимости от детектирующей системы могут быть измерены кристаллы размером >5 мкм. С помощью компьютерной программы получают измерен­ные интенсивности координат атомов и по ним вычисляют структурные пара­метры — длины связей, углы, торсионные углы и др.

В противоположность другим методам определения структур, рентгеност- руктурный анализ — это прямой метод, т. с. получают не только данные о частях структуры, таких, как хромофорная система (УФ-вид.-спектроскопия), спин- спиновые взаимодействия магнитных ядер (ЯМР) или реакционноспособные функциональные группы(ИК), но сразу общую структуру соединения. Значимо также определение меж- и внутримолекулярных водородных мостиков в крис­талле. Но метод не пригоден для наблюдения за динамическими процессами ти­па вращения, таутомерии или Е/Z-изомеризации, так как они протекают в раст­ворителях.

Для наглядного представления структуры существует много возможностей, сре­ди них широкое распространение получило ОКТЕР-изображение, см. рис. 1. Положения атомов рисуются в форме характеристических эллипсоидных тепловых колебаний, которые описывают как электронная плотность при уклонении крис­талла размазывается от идеальной периодической решетки. [2]

Рис 1. Рисунок гетероциклического хинона, полеченный с помощью OКTEP – программы.

Также нас провели в Лабораторию Механизмов Реакций (ЛМР). Основной тематикой исследований являются: синтез, исследование строения и реакционной способности металлоорганических соединений в условиях протекания ионных и ион-радикальных реакций в конденсированной и газовой фазах. Прикладной аспект этих исследований заключается в выявлении практически важных свойств синтезируемых соединений (биологическая активность, каталитические и фотохромные свойства и др.).

Основное внимание было уделено объяснению свойств ферроцена – одного из наиболее популярных металлоорганических соединений (см рис 2.)

Рис 2. Молекула ферроцена.

Дициклопентадиенилжелезо (II) - органическое соединение металла. Вещество не растворяется в воде, но легко в бензине и дизельном топливе, бензолах и этиловом эфире, в прочих органических растворителях. Внешне оно представляет собой оранжевый порошок.

Ферроцен, являясь представителем класса сэндвичевых соединений, известен в мире своими антидетонационными свойствами. Благодаря простоте применения, экологичности и высокой эффективности, эта присадка к топливу стала весьма распространенной. Ферроцен используют для повышения октанового числа бензина.

Несмотря на основное применение в качестве антидетонатора для бензинов, ферроцен можно заметить во многих технологических процессах:

· используется как термостабилизатор полиэтилена и диеновых каучуков;

· позволяет синтезировать медицинские препараты;

· уменьшает количество нагаров, дыма и сажи при сжигании дизельного и печного топлив;

· защищает полимеры от ультрафиолета и высоких температур, придает им полупроводниковые свойства;

· необходим в производстве красителей, пигментов и многих других веществ.

Получить ферроцен можно несколькими способами [3]:

· реакция хлорида железа и реактивом Гриньяра:

· Реакция циклопентадиена с пентакарбонилом железа:

· Реакция циклопентадиена с хлоридом железа и диэтиламином:

Химические и биологические свойства ферроцена приведены на рисунках 3 и 4 соответственно.

Рис 3. Химические свойства ферроцена.

Рис 4. Биологическая активность ферроценов

Реферат на тему «Белки, их роль, строение и функции. Использование белков и пептидов в качестве лекарственных соединений».