«МЕХАНИЗМЫ ХИМИЧЕСКИХ РЕАКЦИЙ, СТРОЕНИЕ И СВОЙСТВА ОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ, ИНТЕРМЕДИАТОВ, ПОЛИМЕРОВ И БИОПОЛИМЕРОВ»

Цель работы – проведение фундаментальных и ориентированных научных исследований с целью получения новых научных знаний, развития методов научных исследований, создания научного и научно-технического задела для развития наукоемких технологий. Проект направлен на исследование механизмов химических реакций, установление строения и свойств органических соединений, интермедиатов, полимеров и биополимеров. В отчетный период все участники проекта работали в строгом соответствии с его планом, выполненном в полном объеме с получением всех ожидаемых результатов. Задачи проекта: 1. Квантовохимическое исследование строения и потенциальных поверхностей структурно-нежестких органических (ион-)радикалов, установление связи строения потенциальных поверхностей с физико-химическими свойствами этих частиц. 2. Разработка теоретических подходов описания спиновой динамики высокоспиновых систем – прототипов мономолекулярных магнитов на основе двухзарядных катионов кобальта с целью оптимизации процесса переключения их состояний циркулярно и линейно поляризованными полями дальнего инфракрасного и СВЧ диапазонов. Учёт квадрупольных электронных переходов и электронно-ядерных сверхтонких и квадруполь-квадрупольных взаимодействий. 3. Квантово-химический анализ поверхностей потенциальной энергии (ППЭ) промежуточных анион-радикалов (РА) продуктов восстановительного дефторирования перфторированных ксилолов под действием Zn(Cu)- ДМФА-H2O. 4. Изучение реакционной способности и зависимости направления внутримолекулярного [2+2]-циклоприсоединения производных ферроцен-1,1'-диилбис(карбодиимидов), образующихся при последовательном взаимодействии 1,1-бис(трифенилфосфоранилиденамино)-ферроцена с 3-изоцианато- 2,2,5,5-тетраметил-2,5-дигидро-1H-пиррол-1-илом. 5. Исследование эффективности ДПЯ для использования в качестве поляризующих агентов бирадикалов на основе феррацена и нитроксильных радикалов с метильными заместителями и спирозамещенными заместителями. 6. Исследования ряда высокостабильных спиновых меток, в том числе на основе тритильных радикалов, и 5-импульсного двойного электронного резонанса в качестве перспективных инструментов для исследования гетероолигомерных мембранных белковых комплексов в клетках. 7. Исследование возможностей разработанного в НИОХ СО РАН в 2022 году импульсного ЭПР спектрометра для измерения расстояния в биополимерах и измерения электронной спиновой релаксации. 8. Изучение противовирусного действия в отношении вируса SARS-CoV-2 биядерных динитрозильных комплексов железа с глутатионом и диэтилдитиокарбамата натрия на модели сирийского хомячка. Измерения преимущественной локализации комплексов железа и диэтилдитиокарбамата натрия в ткани легких методом электронного парамагнитного резонанса на здоровых хомячках. 9. Исследование ненасыщенных карбокатионов, содержащих двойные и тройные углерод-углеродную связи: получение, определение состава и строения, исследование реакционной способности и механизмов реакции с нуклеофилами. 10. Исследование процессов радикальной контролируемой полимеризации и разработка новых подходов к управлению кинетики радикальной контролируемой полимеризации для оптимизации условий и применение этих подходов для синтеза широкого круга соединений, в том числе полифторированных, применяемых в электронике, био-медицинских исследованиях и материаловедении. Важнейший результат 2022 г. Создан импульсный ЭПР-спектрометр Х-диапазона обладающий высокой производительностью и чувствительностью в частотном диапазоне 8.5 11.5 ГГц. Прибор позволяет проводить исследования в диапазоне температур от 4 до 325 К. В качестве источника СВЧ измерительный мост использует широкополосный цифровой высокостабильный синтезатор частоты. При помощи генератора импульсов произвольной формы реализовано прямое детектирование, позволяющее одним импульсом возбуждать весь спектр, что существенно сокращает время измерений. В приборе реализовано суперсимметричное 16-шаговое фазовое циклирование, которое нивелирует фазовый и амплитудный дисбаланс каналов, убирает артефакты, улучшая качество сигнала. Уровень когерентного шума СВЧ тракта в 2000 раз ниже уровня некогерентного шума, что делает возможным длительное накопление очень слабых сигналов. Глубина модуляции импульсных измерений достигает для PELDOR - 34%, SIFTER – 91%. Это теоретически максимально возможный результат для параметров примененного в спектрометре усилителя мощности.