Лаборатория синтеза и исследования порфиразиноидов

Руководитель – доктор химических наук, профессор Стужин Павел Анатольевич

Коллектив лаборатории: Стужин П.А. – д.х.н., проф., Хелевина О.Г. – д.х.н., проф., Петров О.А. – д.х.н., доц., Иванова С.С. – к.х.н., доц., Малясова А.С. – к.х.н., с.н.с., М. Хамдуш – к.х.н., н.с., Коптяев А.И. – инж., Скворцов И.А. – аспирант, студенты.

Основные направления исcледований

Направление 1.

Синтез и исследование электронодефицитных порфиразиноидов (рук. – проф. П.А. Стужин).

Объекты исследования

  • Порфиразины и их аналоги с сокращенным макроциклом - корролазины и субпорфиразины;
  • Водорастворимые порфиразины и корролазины, содержащие гидрофильные анионные, катионные группы (сульфо-, N-алкилпиридиниевые) или углеводные остатки;
  • Комплексы порфиразинов и азапорфиринов с железом и другими металлами.

Молекулярная структура субпорфиразина

Наиболее важные результаты

  • Впервые получены гетероциклические аналоги субфталоцианинов и фталоцианинов с аннелированными 1,2,5-халькогенадиазольными и пиразиновыми фрагментами, оказавшиеся перспективными акцепторами для органической электроники. В сотрудничестве с Институтом физики микроструктур РАН изучены свойства их сублимированных тонких пленок; созданы и исследованы прототипы фотовольтаических ячеек на основе этих соединений.
  • Впервые получены перфторированный октафенилпорфиразин и его комплексы с Mg(II), Al(III), Ga(III), In(III), Zn(II), а также водорастворимые корролазины фосфора(V), проявившие себя как перспективные фотосенсибилизаторы.
  • Изучены особенности строения и спинового состояния мономерных и димерных комплексов азапорфиринов с железом(III).

Инженер-исследователь А. Коптяев (ИГХТУ) и с.н.с. Г.Л. Пахомов
(ИФМ РАН) проводят исследования прототипов
фотовольтаических ячеек на основе субпорфиразинов

Полученные научные результаты опубликованы в 5 обзорных и 53 экспериментальных статьях в высокорейтинговых журналах.

  • Coordination Chemistry Reviews (2016, 2018)
  • Chemical Communications (2012)
  • Inorganic Chemistry (2010)
  • Dalton Transactions (2018)
  • European Journal of Inorganic Chemistry (2011, 2019)
  • European Journal of Organic Chemistry (2015)
  • Dyes and Pigments (2017, 2019)
  • Inorganic Chemistry Communications (2014)
  • Inorganica Chimica Acta (2016)
  • Arkivoc (2017)
  • Journal of Porphyrins and Phthalocyanines (2013, 2014, 2017)
  • Macroheterocycles (2009, 2011, 2012, 2014, 2015, 2016, 2017)
  • Optics and Spectroscopy (2012)
  • Journal of Fluorine Chemistry (2017, 2018)
  • New Journal of Chemistry (2011)
  • Semiconductors (2015)
  • Synthetic Metals (2016)
  • Physica Status Solidi A (2017, 2018) и др.

Обзорные статьи:

  1. Donzello M.P., Ercolani C., Novakova V., Zimcik P., Stuzhin P.A. // Coord. Chem. Rev. 2016, 309, 107-179.
  2. Novakova V., Donzello M.P., Ercolani C., Zimcik P., Stuzhin P.A. // Coord. Chem. Rev. 2018, 361, 1-73.

Наиболее важные публикации

  1. Stuzhin P.A., Nefedov S.E., Kumeev R.S., Ul-Haq A., Minin V.V., Ivanova S.S. // Inorg. Chem. 2010, 49(11), 4802-4813.
  2. Stuzhin P.A., Ul-Haq A., Nefedov S.E., Kumeev R.S.; Koifman O.I. // Eur. J. Inorg. Chem. 2011, 16, 2567-2578.
  3. Stuzhin P.A., Mikhailov M.S., Yurina E.S., Bazanov M.I., Koifman O.I., Pakhomov G.L., Travkin V.V., Sinelshchikova A.A. // Chem. Comm. 2012, 48 (81), 10135 – 10137.
  4. Ivanova S.S., Moryganova Yu., Hamdoush M., Koifman O.I., Sal’nikov D.S., Stuzhin P.A. // J. Porphyrins Phthalocyanines 2014, 18(10-11), 875-883.
  5. Stuzhin P.A., Malyasova A.S., Sheinin V.B., Kokareva E., Tarakanov P.A., Koifman O.I. // Dyes and Pigments, 2017, 139, 509-516.
  6. Stuzhin P.A., Skvortsov I.A. Zhabanov Yu.A., Somov N.V., Razgonyaev O.V. Nikitin I.A., Koifman O.I. // Dyes and Pigments, 2019, 162, 888-897.

По результатам работ сделано более 50 докладов на международных и всероссийских конференциях, в том числе на Международных конференциях по порфиринам и фталоцианинам (2012, 2014, 2016, 2018); Международной конференции по координационной химии (ICCC-39, Аделаида, Австралия), X Международной конференции по макроциклической и супрамолекулярной химии (2015, Страсбург, Франция), Международном конгрессе по химии гетероциклических соединений (KOST-2015, Москва), Международной конференции по химии фосфора (2016, Казань), Международном семинаре по соединениям включения (2017, Казань), Международной конференции по возобновляемой энергии (2018, Барселона, Испания) и др.

Проф. П.А. Стужин и проф. К. Авага в Школе науки Университета Нагоя. 2017 г.

Сотрудничество

  • Институт физики микроструктур РАН (Нижний Новгород)
  • Нижегородский университет им. Н.И. Лобачевского
  • Институт химии растворов им. Г.А. Крестова РАН (Иваново)
  • Институт органической химии им. Н.Д. Зелинского РАН (Москва)
  • Карлов университет (Прага, Чехия)
  • Университет «Ла Сапиенца» (Рим, Италия)
  • Университет Джангсу (Чженьцзян, Китай)
  • Университет Нагоя (Япония)

Защищены диссертации

(к.х.н.): Уль-Хак Анвар (2008), Тараймович Е.С. (2010), Тараканов П.А. (2012), Козлов А.В. (2015), Михайлов М.С. (2016).

В лаборатории проходили стажировку иностранные молодые ученые (post doc’s): В. Новакова (Чехия) 2012 г., Я. Швек (Чехия) 2013 г., М. Хамдуш (Сирия) 2014 г.

Аспирант И.А. Скворцов стал победителем конкурса на получение стипендии Президента Российской Федерации для обучения за рубежом и в 2018/19 учебном году проходил обучение в Чехии (Карлов университет, Фармацевтический факультет).

Молодежный коллектив лаборатории. 2019 г

Направление 2.

Руководитель – д.х.н., проф. О.Г. Хелевина

  • Синтез несимметричных порфиразинов с активными функциональными группами и исследование их физико-химических свойств.
  • Исследование порфиразинов в качестве катализаторов структурирования жидких низкомолекулярных силоксановых каучуков.

Наиболее важные результаты

Изучена реакция бромирования порфиразинов с целью формирования ансамбля на матрицах ДНК, которые содержат четко определенные сегменты, показывающие сильную флуоресценцию. Система используется для маркировки коротких повторяющихся звеньев с различными аденозинами.

Показано, что введение металлопорфиразинов в композиции элементосилоксановых олигомеров повышает огнестойкость материалов, истираемость покрытий, прочность связи покрытий с тканевыми основами.

Опубликовано более 50 статей по тематике исследований, получено 9 патентов.

Защищены диссертации (к.х.н.): Романенко Ю.В. (2008), Малясова А.С. (2009), Кокарева Е.А. (2011).

Направление 3.

Руководитель – д.х.н., доц. О.А. Петров

  • Изучение кинетически контролируемых кислотно-основных взаимодействий β–замещенных и β, β–аннелированных порфиразинов в процессах кислотно-основного взаимодействия.
  • Исследование устойчивости π – хромофорной системы порфиразинового макроцикла в протоноакцепторных средах.
  • Изучение влияния природы кислород- и азотсодержащих оснований на комплексообразующую способность порфиразинов с солями эссенциальных металлов в инертных растворителях.

Основные результаты

Получен обширный экспериментальный материал по кинетически контролируемым медленным процессам кислотно-основного взаимодействия порфиразинов с азот- и кислородсодержащими органическими основаниями в инертных растворителях, а также в средах, обладающих различной полярностью и диэлектрической проницаемостью. Выявлены факторы, влияющие на кинетическую устойчивость макроциклов порфиразинового типа в протоноакцепторных средах.

Установлена ключевая роль кислотно-основных взаимодействий в процессе координации макроциклической молекулы с солью металла, что немаловажно для дальнейшего развития теории комплексообразования с участием ароматических макрогетероциклических соединений.

По тематике исследований опубликовано более 30 статей.

Защищена диссертация (к.х.н.): Кузмина Е.Л. (2013).