Уфимский институт химии
-обособленное структурное подразделение
Федерального государственного бюджетного научного учреждения
Уфимского федерального исследовательского центра
Российской академии наук
450054 г. Уфа, проспект Октября, 71
тел: +7 (347) 235-55-60
 

Лаборатория химической физики

В 1967 г. председателем Президиума Башкирского филиала АН СССР (БФАН СССР) и директором Института химии был назначен академик АН Казахской ССР С.Р. Рафиков, который инициировал воссоздание Института химии (ныне Уфимский институт химии УФИЦ РАН). В связи с этим возник вопрос о кадрах и идеологии развития института. По договоренности с руководством республики С.Р. Рафиков пригласил молодых талантливых ученых. В этот момент важную роль в формировании идеологии успеха развития ИХ сыграли идеи д.х.н. Г.П. Гладышева, к.х.н. Г.А. Толстикова, к.х.н. Х.В. Протопопова, которых можно считать еще и инициаторами создания лаборатории химической физики (ЛХФ). С самого начала возникновения лаборатории в 1968 г. В.П. Казаков, тогда еще кандидат химических наук, принимал активное участие в ее создании и становлении. Первым заведующим лабораторией стал Х.В. Протопопов, высококвалифицированный специалист в области радиолюминесценции, сцинтилляторов, приглашенный из Ленинграда. После отъезда Протопопова в 1971 г. лабораторию возглавил его ученик В.П. Казаков.

Под руководством В.П. Казакова (1971-2010 г.) проводились исследования в одной из самых современных областей химической физики: хемилюминесценции (ХЛ), фотохимии реакций олефинов, радиационной химии, катализа и автоколебательных химических процессов. Большая часть работ В.П. Казакова представляет собой оригинальные исследования, не имеющие аналогов в мировой науке и практике. Он автор и соавтор около 500 научных статей, опубликованных в центральных научных изданиях, и 6 монографий. Под руководством Валерия Петровича защищено 30 кандидатских и 6 докторских диссертаций. Гостей нашей страницы, желающих более полно ознакомиться с историей лаборатории, приглашаем ознакомиться с книгой , где представлены биография В.П.Казакова, воспоминания о нём коллег и учеников, основные достижения работы лаборатории этого периода.
С 2010 г. по настоящее время лабораторию возглавляет д.х.н., проф. Хурсан С.Л.. В лаборатории трудятся 12 сотрудников ( ноябрь 2021 г.), в том числе 1 доктор и 8 кандидатов химических наук. Половина из них – молодые учёные в возрасте до 40 лет.

Laboratory of chemical physics
(Верхний ряд слева направо: Антипин В.А. старш. инженер, к.х.н.; Остахов С.С. с.н.с., к.х.н.; Сафаров Ф.Э. вед. инженер., к.х.н.; Овчинников М.Ю. с.н.с., к.х.н.; Ахметшина Е.С. аспирант 4 г.о.; Яруллин А.Р. аспирант 3 г.о.; Шумаев В.Ю. старш. инженер. Нижний ряд слева направо: Мамыкин А.В. с.н.с., к.х.н.; Абдрахманова З.Х. старш. инженер; Борисевич С.С. с.н.с., к.х.н.; Хурсан С.Л. зав. лабораторией, д.х.н., профессор; Каюмова Р.Р. н.с., к.х.н.; Масягутова Г.А. н.с., к.х.н.)
Научные направления:
- Исследование возбуждённых состояний ионов, молекул, комплексов f-элементов и энергонасыщенных интермедиатов в люминесцентных процессах.
Обнаружена и исследована хемилюминесценция (ХЛ) в твердофазных реакциях неорганических соединений европия и тербия с дифторидом ксенона. Идентифицированы эмиттеры ХЛ. Установлено, что в качестве интермедиатов реакции образуются лантаниды в неустойчивых («аномальных») состояниях окисления – Ln(IV). Обнаружена и исследована ХЛ в реакции термического разложения дигидроксиазида европия (III). Идентифицирован основной эмиттер ХЛ – возбуждённый ион двухвалентного европия. Установлено, что образование последнего происходит непосредственно в результате переноса электрона с азид-аниона на ион Eu(III) и является первым примером «прямого» возбуждения Eu(II) в ходе реакции восстановления.
- Исследование спектрально-люминесцентных характеристик и фотохимических свойств биологически активных, преимущественно азот- и кислородсодержащих, гетероциклических соединений. Работа проводится совместно с лабораториями биоорганической химии и катализа и физико-химических методов анализа.
- Еще одним примером совместных работ является исследование физико-химических свойств несопряженных ароматических полимеров класса полиариленфталидов (ПАФ), синтезированных в ИОХ УНЦ РАН под руководством д.х.н. С.Н. Салазкина. Эти полимеры обладают люминесцентными свойствами, в тонких пленках – электропроводностью, прозрачны, термостойки, химически устойчивы. Все эти качества позволяют считать их перспективными материалами для целей молекулярной электроники. В ходе исследования в ЛХФ люминесцентных свойств ПАФ был обнаружен ряд нетривиальных явлений: несоблюдение закона Вавилова, долгоживущая рекомбинационная люминесценция, инициированная светом и электрическим полем, электролюминесценция, влияние магнитного поля на интенсивность электролюминесценции.
- Использование квантово-химических расчётов и математического моделирования при решении фундаментальных задач в области химии возбужденных состояний продуктов распада органических пероксидов, фотохимии кардовых полимеров а также генерации и превращений активных форм кислорода и ароматических нитрозооксидов, литий-серных электрохимических систем.
Предложен механизм рекомбинации ион-радикальных состояний в пленках кардовых полимеров при их термической активации, разработана универсальная методика коррекции активационных параметров жидкофазных реакций, в которых непосредственное участие принимают молекулы протонодонорного растворителя.
-Развитие концепции полного набора гомодесмотических реакций для определения молекулярной энергетики органических соединений.
Разработана концепция полного набора гомодесмотических реакций, согласно которой исследуемое соединение представляется в виде молекулярного графа, декомпозиция которого приводит к получению исчерпывающего набора формальных превращений. Концепция апробирована на расчетах энтальпий образования ациклических органических соединений, энергий напряжения циклических структур, энергий невалентных взаимодействий во фтор- и метилзамещенных циклопропанах.
- Поиск потенциальных ингибиторов слияния поверхностных вирусных белков I типа. Моделирование поверхностных вирусных белков I типа, к которым относятся гемагглютинин (НА) вируса гриппа, G-гликопротеин вируса Эбола, поверхностный S-белок SARS-CoV-2 и ряд других.
Методами молекулярного моделирование проведено картирование потенциальных мест связывания возможных ингибиторов входа с описанием особенностей механизма противовирусной активности исследуемых соединений. Механизм слияния вирусной и клеточной мембран, в результате которого в цитозоль клетки попадает вирусных геном, схож у поверхностных белков слияния I типа. Структурная схожесть гептатных повторов и ряда гидрофобных полостей в поверхностных вирусных белках позволяет использовать похожую молекулярную модель для поиска противовирусных препаратов широкого спектра.
Тема 2014-2016 гг. Химическая трансформация энергонасыщенных молекул азотсодержащих соединений, полимеров и комплексов f и d элементов при фотовоз-буждении и химической генерации электронно-возбужденных состояний в реакциях пероксидов и соединений благородных газов. Номер госрегистрации 01201458031
Тема 2017-2021 гг. Экспериментальное изучение и теоретическое моделирование закономерностей образования, трансформации и проявления биологической активности N,O гетероциклических интермедиатов в фото- и биохимических процессах. Номера госрегистрации АААА-А17-117011910028-7, AAAA-A20-120012090030-6

Гранты лаборатории за последние 10 лет:

1. Грант РФФИ № 09-03-00831-а. Проект «Пероксиды растительных терпеноидов: cинтез, свойства, хемилюминесценция». Срок: 2009-2016
2. Грант Республики Башкортостан молодым ученым и молодежным научным коллективам «Фотоника высоковозбужденных синглетных состояний производных урацила и ароматических аминокислот». Срок: 2012-2013
3. Федеральная Целевая Программа «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» на 2009 - 2013 годы», мероприятие 1.4, Поддержка развития внутрироссийской мобильности научных и научно-педагогических кадров путем выполнения научных исследований молодыми учеными и преподавателями в научно-образовательных центрах по направлению «Химия». Соглашение № 8175. Проект «Современные проблемы физической химии» ИПХФ РАН. Срок: 2012-2013
4. Грант РФФИ № 14-03-31986-мол_а. Проект «Аналитическое определение фармако-логически перспективных пероксидов и синглетного кислорода методом хемилюминесценции». Срок: 2014-2015
5. Грант РФФИ № 14-04-97035-р_поволжье_а. Проект «Механизм комплексообразования азот-, кислород- и серусодержащих соединений с ферментами липоксигеназной окислительной системы и полисахаридами». Срок: 2014-2015
6. Грант РФФИ № 16-33-50187-мол_нр. Проект «Квантово-химический анализ механизма полимеризации стирола, инициируемой радикальным инициатором или УФ-облучением совместно с ферроценом». Срок: 2016-2017
7. Грант РФФИ № 20-33-90194. Проект «Концепция полного набора гомодесмических реакций для исследования молекулярной энергетики органических соединений с термодинамической точностью». Срок: 2020-2022


Наиболее значимые публикации лаборатории:
1. Mamykin A.V., Masyagutova G.A., Khursan S.L. Chemiluminescence Accompanying Solid-Phase Interaction of Terbium(III) Sulfate with Xenon Difluoride.High Energy Chemistry, 2016, Vol. 50, No. 6, pp. 438–441.
2. Bulgakov R.G., Masyagutova G.A., Mamykin A.V., Ostakhov S.S., Galimov D.I., Khursan S.L. Redox-Chemiluminescence of the Eu3+* Ion and Xe* Atom Generated in the Solid-Phase Interaction of EuSO4 and ХеF2, Journal of Luminescence, 2017, V. 192, N. Supplement C, P. 801-807.
3. Borisevich S.S., Kayumova R.R., Tsypysheva I.P., Ostakhov S.S., Khursan S.L. Luminescent characterization of interaction efficiency between (?)-cytisine and amino acids an indicator of anti-inflammatory of some 12-N-substituted (?)-cytisine derivatives, Journal of Photochemistry and Photobiology A: Chemistry, 2017, Vol. 344, P. 192-198.
4. Kayumova R.R., Sultanbaev A.V., Ostakhov S.S., Khursan S.L., Abdullin M.F., Gantsev Sh.Kh., Sakaeva D.D. The «in vivo» study of blood 5-fluorouracil content by quenching of intrinsic protein fluorescence, Journal of Luminescence, 2017, Vol. 192, P. 424-427.
5. Остахов С.С., Султанбаев А.В., Овчинников М.Ю., Каюмова Р.Р., Хурсан С.Л. Спектрально-люминесцентное и квантово-химическое исследование анионных форм 5-фторурацила / Spectral-Luminescence and Quantum-Chemical Study of the Anionic Forms of 5-Fluorouracil, Химия высоких энергий, 2017, Т. 51, № 2, С. 116 120.
6. Мамыкин А.В., Масягутова Г.А., Остахов С.С., Хурсан С.Л. Образование электронно-возбужденных частиц при восстановлении дифторида ксенона на поверхности силикагеля, Вестник Башкирского университета, 2018, Т.23, № 2, С. 361-367
7. Zarubaev V.V., Pushkina E.A, Borisevich S.S., Galochkina A.V., Garshinina A.V., Shtro A.A., Egorova A.A., Sokolova A.S., Khursan S.L., Yarovaya O.I., Salakhutdinov N.F. Selection of influenza virus resistant to the novel camphor-based antiviral camphecene results in loss of pathogenicity. Virology 2018 Nov; 524:69-77. DOI: 10.1016/j.virol.2018.08.011
8. Ovchinnikov M.Yu., Masyagutova G.A., Khursan S.L. High level ab initio thermochemistry of XeF radical, Journal of Fluorine Chemistry, 2018, V. 109, P. 1 5.
9. Masyagutova G.A., Ostakhov S.S., Mamykin A.V., Ovchinnikov M.Yu., Fakhreeva A.V., Khursan S.L. Crystallochemiluminescence accompanying the fluorination of europium (III) nitrate by xenon difluoride in acetonitrile solution, Journal of Fluorine Chemistry, 2019, V. 226, P. 109298.
10. Ostakhov S.S., Ovchinnikov M.Y., Masyagutova G.A., Khursan S.L. Luminescent and DFT study of keto-enol tautomers of 5-fluorouracil and its derivatives in aqueous solutions, Journal of Physical Chemistry A, 2019, V.123, № 37, Р. 7956-7964.
11. Borisevich S.S., Gureev M.A., Yarovaya О.I., Zarubaev V.V., Kostin G.A., Porozov Yu.B. & Salakhutdinov N.F. Can molecular dynamics explain decreased pathogenicity in mutant camphecene-resisant influenza virus?, Journal of biomolecular structure and dynamics, https://doi.org/10.1080/07391102.2020.1871414
12. Yarovaya O.I., Sokolova A.S., Mainagashev I.Ya., Volobueva A.S., Lantseva K., Borisevich S.S., Shtro A.A., Zarubaev V.V., Salakhutdinov N.F. Synthesis and structure-activity relationships of novel camphecene analogues as anti-influenza agents, Bioorg.Med.Chem.Lett., 2019, Dec 1;29(23):126745. DOI: 10.1016/j.bmcl.2019.126745
13. Овчинников М.Ю., Антипин В.А., Хурсан, С.Л. Кинетическая модель термостимулированной люминесценции пленок поли(дифениленфталидов), Кинетика и катализ , 2019, Т. 60, №. 5, С. 547–554.
14. Mamykin A.V., Masyagutova G.A., Ostakhov S.S., Khursan S.L Solid-phase chemiluminescent reaction of Eu2(SO4)3 with XeF2 as a possible source of the Eu(IV) highest oxidation state, Journal of Solid State Chemistry, 2020, Vol. 290, P. 121554.
15. Sokolova A.S., Yarovaya O.I., Baranova D.V., Galochkina A.V., Shtro A.A., Kireeva M.V., Borisevich S.S., Gatilov Yu.V., Zarubaev V.V. & Salakhutdinov N.F. Quaternary ammonium salts based on (?)?borneol as effective inhibitors of influenza virus // Archives of Virology volume 166, pages 1965–1976 (2021) https://doi.org/10.1007/s00705-021-05102-1
16. Ovchinnikov M.Yu., Antipin V.A., Khursan S.L. Thermostimulated luminescence of poly(diphenylenephthalide) films. Kinetics and mechanistic steps of irradiative processes, Journal of Luminescence, 2020, V. 218, 116869.
17. Овчинников М.Ю., Сафаров Ф.Э., Хурсан С.Л. Моделирование кинетики люминесценции в системе эндопероксид 1,4-диметилнафталина/Eu(fod)3 , Известия Академии наук. Серия химическая, 2020, Т. 84, № 5, С. 691-694.
18. Akhmetshina E.S., Khursan S.L., Complete set of homodesmotic reactions for the analysis of non-valence effects in the three-to-six-membered cyclic organic compounds. Thermochimica Acta, 2020, V.685, P. 178541, DOI 10.1016/j.tca.2020.178541
19. Akhmetshina E.S., Khursan S.L. Application of group separation reaction formalism for analysis of non-valence effects of organic compounds: three-carbon rings, Russ. Chem. Bull., 2020, № 69, С.76–83, DOI: 10.1007/s11172-020-2725-7
20. Ovchinnikov M.Yu.; Khursan S.L. BEP-Like Correction of Nonequilibrium Thermodynamic Parameters of the Solvent-Assisted Reactions: The DFT and Ab Initio Study of Hydration, Peroxidation, and Enolization of Acetone and 1,1,1-Trifluoroacetone in Aqueous Solutions Journal of Physical Chemistry A, 2021, V. 125, No. 34, P. 7369-7389.
21. Khursan S.L., Akhmetshina E.S. Interplay of the Ring and Steric Strains in the Highly Substituted Cyclopropanes, The Journal of Physical Chemistry A, 2021, V. 125, N.35, Р. 7607-7615, DOI: 10.1021/acs.jpca.1c04777

 


Copyright © 2015.

Яндекс.Метрика