Мероприятие состоялось 16-18 апреля 2024 года в Нижнем Новгороде на базе химического факультета Национального исследовательского Нижегородского государственного университета им. Н.И. Лобачевского и стало одним из крупных форумов молодых учёных в области химии. Работа конференции проходила в рамках следующих секций: органической и элементоорганической химии; химии высокомолекулярных соединений; теоретической и квантовой химии, фотохимии и спектроскопии; физической химии; прикладных исследований и материалов.
В секции органической и элементоорганической химии значительная доля докладов была посвящена актуальным проблемам каталитических и особенно фотокаталитических трансформаций органических субстратов, что безусловно является одним из генеральных направлений работ ИФХЭ РАН. Большое внимание уделялось решению задач, связанных с увеличением эффективности каталитических превращений, сокращением уровня образования отходов, разработкой и использованием новых подходов, отвечающих современным технологическим и экологическим вызовам.
В своем пленарном докладе «Гетероциклические производные порфиринов для эффективного фотокатализа» ведущий научный сотрудник, доктор химических наук Кирилл Петрович Бирин рассмотрел актуальное состояние области селективного фотокатилитического окисления органических соединений с использованием активированного молекулярного кислорода.
«Известно, что органические реакции, используемые в лабораторной практике, далеко не всегда предполагают сохранение всех атомов реагентов в составе продуктов реакции. Именно это и определяет большое количество отходов в органической химии. Интересно, что так называемый Е-фактор химических процессов (масса отходов деленная на массу целевого соединения) достигает гигантских величин 25-100 для процессов тонкого органического синтеза и получения фармацевтических препаратов. Среди известных реакций окислительные превращения лидируют по величине образования отходов, что определяет их низкое использование в синтезе, в частности, фармпрепаратов. Увеличение атом-экономичности реакций окисления за счет использования активированных форм кислорода воздуха будет способствовать в будущем расширению использования этих реакций», – подчеркнул Кирилл Петрович.
В докладе также были представлены актуальные результаты работ группы К.П. Бирина, направленные на разработку методов настройки свойств порфиринов для их эффективного использования в аэробном фотокаталитическом окислении органических сульфидов с образованием сульфоксидов.
Кирилл Петрович пояснил, что: «Образование сульфоксидной группы является важной органической реакцией по ряду причин. Во-первых этот фрагмент входит в структуру природных биологически-активных соединений и синтетических лекарственных препаратов. Кроме того, органические сульфоксиды являются исходными соединениям для реализации дальнейших химических превращений».
Устный доклад младшего научного сотрудника, кандидата химических наук Дарьи Андреевны Поливановской «Пиразинопорфирины для эффективного фотокаталитического окисления сульфидов» был посвящен изучению области применения пиразин-аннелированных порфиринов и подходам к созданию регенерируемых фотокаталитических материалов на их основе. Доклад был отмечен дипломом второй степени в конкурсе докладов молодых учёных.
«Важной отличительной особенностью разрабатываемых нами подходов является возможность использования для инициирования реакции источников света малой мощности, что при достижении высоких каталитических характеристик (конверсии и селективности) также делает эти процессы энергоэффективными», – прокомментировала Дарья Андреевна Поливановская.
В устном докладе студентки 1 года магистратуры МФТИ Екатерины Сергеевны Шремзер «Стратегии для повышении фотокаталитической эффективности» были представлены результаты работы, направленной на решение задачи одновременного увеличения фотостабильности и эффективности порфириновых фотосенсибилизаторов. Было наглядно продемонстрировано, как направленная модификация молекулы фотосенсибилизатора может позволить решить эту задачу и создать в результате фотокатализаторы, характеристики которых на порядки превышают известные аналоги.
Устный доклад студента 5 курса химического факультета МГУ им. М.В. Ломоносова Степана Михайловича Коробкова «Определение стационарной концентрации синглетного кислорода как новый способ сопоставления фотоактивности порфиринов» затронул другой важный аспект применения порфириновых фотосенсибилизаторов для фотокатализа. В докладе были рассмотрены фундаментальные физико-химические основы фотокаталитических процессов аэробного окисления и представлен разработанный автором математический аппарат для их анализа. Результатом работы явился принципиально новый подход к установлению корреляций структура-свойства для дальнейшей разработки высокоэффективных фотокаталитических процессов.
Представленные работы поддержаны грантом Российского научного фонда № 23-23-00542.
В работе XXVII Всероссийской конференции молодых учёных-химиков (с международным участием) очно приняли участие 470 человек (из них 3 с пленарными лекциями, 467 — с устными докладами) из двух стран (Россия, Беларусь), 33 городов и 86 организаций. Сборник тезисов конференции включает тезисы 707 докладов молодых ученых из 6 стран (Россия, Беларусь, Узбекистан, Казахстан, Азербайджан, Республика Сербия). Тезисы подали представители 137 организаций из 57 городов.
В рамках межлабораторного семинара коллектив ИФХЭ РАН посетил лабораторию химии природных соединений и их синтетических аналогов ННГУ. Были обсуждены пути возможного дальнейшего сотрудничества в области фотокатализа и произведён обмен опытом в проектировании и создании фотореакторных систем методами 3D-печати.
Материал подготовлен: Кирилл Петрович Бирин / Ведущий научный сотрудник лаборатории новых физико-химических проблем ИФХЭ РАН