Главная – Журналы – Химия в интересах устойчивого развития 2026 номер 5

Настоящий номер журнала посвящен памяти академика Валентина Афанасьевича Коптюга (09.06.1931 - 10.01.1997) - выдающегося ученого-химика и организатора науки, вице-президента РАН, председателя Сибирского отделения РАН, директора Новосибирского института органической химии, основателя журнала “Химия в интересах устойчивого развития / Chemistry for Sustainable Development“.

Предложена простая и эффективная система тестирования потенциальных инсектицидов с использованием плодовой мушки Drosophila melanogaster. Этот вид насекомого широко используется в генетических, токсикологических и фармакологических исследованиях благодаря простоте содержания и сходству фундаментальных биохимических путей с другими насекомыми. Актуальность исследования продиктована необходимостью унификации и автоматизации процесса первичного отбора инсектицидов. Использование дрозофилы позволяет быстро оценить острую и хроническую токсичность соединений, их влияние на репродуктивную функцию и поведение, что дает комплексную картину потенциального воздействия препарата. Эффективность разработанного метода использования плодовой мушки для оценки инсектицидной активности веществ биогенного происхождения продемонстрирована на примере ряда химических соединений, включая борнилацетат, для которого наличие инсектицидной активности было показано ранее, другие синтетические производные борнеола, а также полусинтетические производные усниновых кислот. Предложенный метод прост, дешев и легко может быть масштабирован для массового скрининга соединений с потенциальной инсектицидной активностью на ранних этапах их разработки.

В рамках развития методов синтеза фторсодержащих тетраоксакаликсаренов изучено взаимодействие октафтортолуола с резорцинолом и этил-3,5-дигидроксибензоатом. Показана возможность синтеза тетраоксакаликсаренов с различным (син-, анти-) расположением трифторметильной группы на внешнем ободе макроцикла.

С целью создания удобного метода синтеза 2-(арил)-2-((гидроксиимино)тиофен-3(2H)-илиден)-ацетонитрилов - ключевых интермедиатов в синтезе неионных фотогенераторов кислот - оптимизированы условия проведения конденсации 2-нитротиофена с нитрилами арилуксусных кислот. Показано, что этот процесс наиболее благоприятно протекает при использовании метилата натрия в тетрагидрофуране с небольшими добавками метанола. В этих условиях бензилцианиды вступают в реакцию с образованием 2-(арил)-2-((гидроксиимино)тиофен-3(2H)-илиден)-ацетонитрилов с выходами 45-76 %.

Реакции эпоксидирования по двойной связи в алифатической и циклической части молекул тритерпеноидов и стеринов с дальнейшим раскрытием эпоксидного цикла с помощью азида натрия, а также реакции азид-алкинового циклоприсоединения, катализируемого солями меди, предоставляют широкие возможности для синтеза новых гетероциклических соединений. В качестве исходных субстратов были выбраны малоизученные в синтетическом отношении тритерпеновые спирты: бутироспермол 1 (основной компонент среди тритерпенолов коры тополя) и гоп-20(21)-ен-3β-ол 8 (минорный компонент, изомер моретенола), отличающийся локализацией двойной связи в положении 20,21 цикла Е. Оба соединения выделены из коры тополя черного (Populus nigra L.) - крупнотоннажного продукта переработки биомассы растений рода Populus, являющихся одними из основных лесообразующих и декоративных древесных пород. Впервые синтезированы эпоксиды ацетата бутироспермола по двойным связям в алифатической и циклической части молекулы и эпоксиды ацетата гоп-20(21)-ен-3β-ола в цикле Е. На основе ацетата бутироспермола впервые получены азидоспирты и на их основе 1,2,3-триазолы. В качестве побочных продуктов обнаружены изомерные эпоксидодиолы, образующиеся в результате гидролиза эпоксида по двойной связи 24,25. Все исходные и синтезированные соединения охарактеризованы при помощи спектроскопии ЯМР ¹³С и ¹H.

Показано, что O-метиловые эфиры α-аминооксимов ряда пинана и карана могут быть превращены в новые хиральные α-аминофосфонаты по реакциям Кабачника-Филдса и Пудовика с диметилфосфитом и рядом ароматических альдегидов с препаративными выходами до 80 %. Продукты образуются в виде пары диастереомеров, соотношение которых зависит от условий синтеза.

Проведено исследование 100 образцов агрогенных почв, отобранных в 2025 г. в 9 районах Новосибирской области с целью определения остаточных количеств хлорорганических пестицидов (ХОП) и других стойких органических загрязнителей (СОЗ). Анализ базовых характеристик (гранулометрический состав, кислотность (рН), степень засоления, содержание почвенного органического вещества) отобранных почвенных образцов показал, что они служат качественной репрезентативной выборкой для черноземных почв лесостепной зоны Западной Сибири, составляющих основу фонда пахотных земель Новосибирской области. В список определяемых СОЗ и ХОП входили соединения, подлежащие мониторингу по Стокгольмской конвенции о стойких органических загрязнителях: альдрин, дильдрин, 1,1,1-трихлор-2,2-бис(4-хлорфенил)этан (ДДТ) и его производные, гексахлорбензол (ГХБ), гексахлорциклогексаны (ГХЦГ), гептахлор, полихлорированные бифенилы (ПХБ), хлорпирифос, а также вещество-кандидат для включения в список мониторинга - метоксихлор. Показано, что в настоящее время давно входящие в список мониторинга по Стокгольмской Конвенции вещества не применяются на исследованных полях сельскохозяйственных предприятий. При этом остаются “фоновые” значения содержаний ГХБ, ПХБ, ДДТ на уровне в среднем 0.001-0.050 от предельно-допустимых концентраций (ПДК) или ориентировочно-допустимых концентраций (ОДК). Ряд веществ (альдрин, дильдрин, метоксихлор) не были обнаружены. Уделено особое внимание исследованию ДДТ и его превращений в природных средах в 4,4'-дихлордифенилдихлорэтан (ДДД) и в 1,1-дихлор-2,2-бис(4-хлорфенил)этилен (ДДЕ). Установлено, что с момента отказа от применения пестицидов на базе ДДТ в среднем около 60 % от первоначально внесенного ДДТ уже превратилось в ДДД и ДДЕ.

Элементный анализ в целом и определение фосфора в частности - важный этап, необходимый для установления чистоты вновь синтезируемых фосфорорганических соединений. Показано, что определение фосфора в сложных ароматических соединениях классическим спектрофотометрическим методом затруднено из-за необходимости перевода всего фосфора в ортофосфат. Для определения фосфора в арилфосфиновых лигандах и их комплексах с металлами предложено использовать атомно-эмиссионную спектрометрию с микроволновой плазмой после окислительного разложения данных соединений, которая позволяет определять общий фосфор независимо от его формы. Для минерализации исследуемых соединений использовались два подхода: разложение в колбе, наполненной кислородом (метод Шенигера), - для арилфосфинов и кислотное разложение в микроволновой системе - для комплексов с металлами. Градуировка атомно-эмиссионного спектрометра проводилась по растворам, приготовленным из трифенилфосфина после его разложения в микроволновой системе или по методу Шенигера. С помощью этого метода проанализированы 11 арилфосфинов различного строения и 3 комплекса с никелем с массовой долей фосфора от 4 до 12 мас. %. Абсолютная погрешность определения не превышала 0.3 мас. %. Предел обнаружения и предел количественного определения фосфора составили 0.2 и 0.7 мг/л соответственно, рассчитанное минимально определяемое содержание фосфора с использованием разложения по методу Шенигера - 1.5 мас. %.

Осуществлен синтез фторсодержащих гетероциклических соединений ряда бензооксатиина, пиридотиазина и бензотиазола, а также проведена оценка их антибактериальной и антимикотической активности в отношении бактерий Staphylococcus aureus ATCC 29213, Escherichia coli ATCC 25922, дрожжевых (Candida albicans 4940, C. albicans 722) и мицелиальных (Aspergillus niger, Penicillium funiculosum, Fusarium solani) грибов. Выявлена умеренная ингибирующая активность сульфонильного производного 2,3-дигидробензо[b][1,4]оксатиина и 2-алкинилбензо[d]тиазола в отношении мицелиальных грибов.

Синтезированы два тиофенсодержащих производных диазафлуорена - 2,7-ди(тиофен-2-ил)-9H-4,5-диазафлуорен (TDAF) и 2-(2,7-ди(тиофен-2-ил)-(4,5-диазафлуорен-9-илиден))малононитрил (TDAF-CN). Изучены их кристаллические структуры, оптические, физико-химические и полупроводниковые свойства. Целевые соединения получены с помощью реакций восстановления по Кижнеру-Вольфу и конденсации Кневенагеля. Методом рентгеноструктурного анализа установлена кристаллическая структура соединений, выявлено образование π-стекинг- и С-H···π-взаимодействий. Обнаружено, что соединения подвергаются частичной термической деградации в процессе сублимации в инертной атмосфере. Показано, что соединение TDAF-CN обладает низким уровнем энергии низшей свободной молекулярной орбитали (-3.99 эВ). Установлено, что квантовый выход фотолюминесценции соединения TDAF в растворе составляет 53 %, а в кристаллическом виде - 73 %.

В моделях острого воспаления лапы мышей, индуцированного различными флогогенами (гистамин, конканавалин А и эритроциты барана), изучена противовоспалительная активность лупанового тритерпеноида - 3-[3-оксо-20(29)-лупен-28-оил]-аминопропионовой кислоты (β-аланиламида бетулоновой кислоты, АБК). Эксперименты проводили на аутбредных и линейных (линии СВА, С57BL/6) самках мышей репродуктивного возраста (массой 20-30 г). Агент вводили перорально в дозах 50 и 100 мг/кг в виде водно-твиновой взвеси за 1 ч до субплантарного введения флогогена в лапу. В качестве препарата сравнения использовали субстанцию индометацина. Методом молекулярного докинга определяли прогнозируемые значения энергии связывания АБК с ключевыми мишенями в сигнальных путях Nrf2 и NFkB. Показано, что при пероральном введении в дозах 50-100 мг/кг АБК оказывает умеренный противовоспалительный эффект в моделях воспаления экссудативного, В-клеточного и Т-клеточного типов, проявляя более высокую активность в низкой дозе. Результаты молекулярного моделирования возможного взаимодействия АБК с ингибиторами ядерных факторов Nrf2 и NFkB (соответственно белкам KEAP1 и IKK) показывают бóльшую аффинность АБК к KEAP1, чем к IKK. Установлено, что АБК и бетулоновая кислота имеют близкие вероятные значения энергии связывания с мишенями, что предполагает общность механизмов противовоспалительного действия. Результаты исследования, с учетом ранее выявленных у АБК низкой токсичности и широкого спектра плейотропных эффектов, свидетельствуют о перспективности тритерпеноида как химиопрофилактического агента.

Реакция 2-(бромометил)-9Н-тиоксантен-9-она с п-гидроксиметилбензоатом приводит к образованию 2-метил-4-((9-оксо-9Н-тиоксантен-2-ил)метокси)бензоата 1, который при окислении пероксидом водорода дает соответствующий S,S-диоксид 2. Первые стадии электрохимического восстановления соединений 1, 2 в диметилформамиде являются обратимыми одноэлектронными процессами с образованием долгоживущих анион-радикалов [1]^.-, [2]^.-. Вторая стадия электрохимического восстановления соединения 2 представляет собой одноэлектронный необратимый процесс.

Исследование проведено в рамках проекта, направленного на решение актуальных задач по преодолению ограничения сфер практического применения композитных материалов с льноволокнистым армирующим наполнителем, связанного с их недостаточной влагостойкостью. Реализуемый нами биомиметический подход предполагает воспроизведение состояния клеточной стенки ксилемы льна, обладающей уникально устойчивой структурой в условиях постоянного контакта с поглощаемой из почвы влагой. Проведение специальной биоподготовки волокнистого материала и его пропитки маловязким связующим для блокирования пористой системы элементарных волокон может обеспечить создание полимерного экзоскелета, препятствующего набуханию текстильной основы композита во влажной среде. Определены условия применения олигоакрилатов в качестве маловязкого связующего для льносодержащего композита с реализацией альтернативного варианта их отверждения, который позволяет избежать нежелательных последствий типовых режимов полимеризации с участием пероксидных инициаторов. Эксперименты моделируют условия редокс-трансформации лигнина в процессе биомодификации льняных материалов, совмещенной с обработкой олигоэфиракрилатом МГФ-9. Метод ИК-Фурье-спектроскопии применен для оценки изменения состояния одно- и бикомпонентных полимерных объектов. Декомпозиция интегральных пиков позволяет вычленить полосы индивидуальных колебаний в межатомных связях исследуемых соединений и количественно сопоставить изменение их амплитуды. Выявлено отличие спектров продукта, синтезированного при реализации редокс-превращений лигнина в присутствии олигоакрилата, от результата, моделирующего последовательное проведение модифицирующих обработок материала из льняного волокна. Согласующиеся преобразования ряда спектральных полос свидетельствуют о дефрагментации макромолекул лигнина в сочетании с инициируемым взаимодействием оксиарильных звеньев биополимера и винилиденовых группировок олигоакрилата, что подтверждает образование сополимера.

Представлен анализ реологических характеристик и установлена возможность и эффективность использования водных эмульсий полиметилсилоксановых масел (ПМС-масел) в качестве закалочной среды при термической обработке стальных изделий. Эмульсия состоит из дисперсной фазы (полиметилсилоксановое масло марок ПМС-100, ПМС-200, ПМС-300) и дисперсионной среды (водный раствор поливинилового спирта марки SUNDY PVA 088-05). Водные дисперсии ПМС-масел получали методом высокоскоростного эмульгирования. Полученные реологические характеристики эмульсий в условиях изменения температуры (10, 25 и 40 °С) подтверждают гипотезу о взаимосвязи между конформационным состоянием макромолекул поверхностно-активного вещества (поливинилового спирта) и агрегативной устойчивостью водной эмульсии ПМС-масла. Результаты исследования выявили строгую корреляцию между реологическими характеристиками эмульсионной системы и ее концентрацией в воде, а также кинематической вязкостью (100, 200 и 300 сСт) ПМС-масла в условиях изменения температуры. Данные зависимости для водных эмульсий, полученных на основе ПМС-масла с различной исходной вязкостью, подчиняются уравнению Крамера в логарифмической форме со степенью достоверности R² > 0.95. Экспериментально доказано, что температурные условия и механические нагрузки не оказывают воздействия на структурное состояние стабилизированных эмульсионных капель. Система демонстрирует высокую стабильность, предсказуемость реологических характеристик и сохранение структурной целостности в широком интервале концентрации ПМС-масла. Эмульгирующая способность поливинилового спирта является постоянной величиной и не коррелирует с кинематической вязкостью ПМС-масла. Полученные выводы представляют практическую ценность для создания высокоэффективных закалочных сред с заданными теплофизическими и технологическими свойствами.

Изучена сорбция полиниобатов из щелочных растворов анионообменным сорбентом АВ-17-8 в ОН^--форме и активированным углем АБГ. Глубокое извлечение ниобия из растворов достигается из щелочных растворов с концентрацией менее 0.5 моль/л при использовании сорбента АВ-17-8 и менее 2 моль/л - при использовании активированного угля. Емкость сорбентов в этих условиях составляет 95 и 45 г/кг соответственно. Зависимости глубины извлечения от концентрации гидроксида калия носят степенной характер и при содержании гидроксида калия более 5 моль/л сорбция ниобия не наблюдается. Из разбавленных щелочных растворов ниобий обоими типами сорбентов извлекается необратимо. Сделано предположение, что необратимость процесса сорбции связана с концентрированием анионных комплексов ниобия в структуре сорбента и их дальнейшей полимеризацией в форме линейных длинноцепочечных метаниобатов. Установлено, что даже длительный контакт (до 24 ч) сорбентов, насыщенных ниобием, с растворами гидроксида калия (10 моль/л) не приводит к заметной десорбции ниобия. Нагревание при 100 °С насыщенного ниобием углеродного сорбента также не дает положительного результата. Десорбция ниобия достигается обработкой сорбента щелочными растворами с добавкой пероксида водорода и обусловлена разрушением полимерных молекул и образованием десорбируемых пероксокомплексов ниобия. В этих системах наблюдается быстрое установление равновесия. Разработанный процесс может быть использован для переработки продуктов разложения ниобиевых концентратов при их спекании с щелочными реагентами. В настоящее время для этого применяют разложение ниобиевых минералов смесями плавиковой и серной кислот.

В работе предложен подход к кинетическому моделированию температурно-программируемой десорбции аммиака (ТПД-NH₃) на цеолитах, основанный на уравнении Шредера-Эйринга и учитывающий температурную зависимость предэкспоненциального множителя. Показано, что использование термодинамических параметров активации (ΔH^0≠ и ΔS^0≠) позволяет описывать кривые десорбции, полученные при различных скоростях нагрева, единым набором сходящихся параметров, что открывает возможность стандартизации метода ТПД для сравнительного анализа кислотных свойств цеолитов. Предложено объяснение моделирования о том, что низкотемпературные пики, скорее всего, связаны с десорбцией из внешней сольватной (“флюидной”) оболочки вокруг кислотных центров цеолита, тогда как высокотемпературные пики (с энтальпиями активации 136.6 и 214.7 кДж/моль) соответствуют десорбции аммиака с сильных бренстедовских центров.