Спектральная диагностика невалентных взаимодействий

КАРТОЧКА ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ

Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Номер проекта 18-13-00050

НазваниеСпектральная диагностика невалентных взаимодействий

Руководитель Толстой Петр Михайлович, Доктор химических наук

Организация финансирования, регион федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский государственный университет" , г Санкт-Петербург

Конкурс №28 - Конкурс 2018 года «Проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований отдельными научными группами»

Область знания, основной код классификатора 03 - Химия и науки о материалах; 03-505 - Строение молекул и молекулярная спектроскопия

Ключевые слова водородная связь, переход протона, галогенная связь, халькогенная связь, пниктогенная связь, ЯМР спектроскопия, ИК спектроскопия, УФ спектроскопия, межмолекулярные комплексы

Код ГРНТИ31.15.15

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ

Аннотация
Проект нацелен на выявление фундаментальных закономерностей в свойствах нековалентных межмолекулярных взаимодействий на основе построения корреляций между спектральными, геометрическими и энергетическими характеристиками комплексов. Актуальность работы связана с тем, что нековалентные взаимодействия определяют структуру объектов типа «soft matter» – супрамолекулярных агрегатов, кластеров, мицелл, биополимеров, – а также механизмы и скорости химических реакций, процессов сольватации, молекулярного распознавания и самосборки, позволяют конструировать новые материалы и сложные молекулярные кристаллы. Спектральные характеристики при этом часто являются основным источником первичной информации об объекте. Предметом исследования выбраны модельные системы, релевантные для приоритетного направления НТР РФ «Науки о жизни», а именно объекты, моделирующие структурные элементы биомолекул. В ходе проекта предполагается, во-первых, построить корреляционные закономерности спектр-структура для комплексов фосфорсодержащих соединений (фосфатов, фосфинов, фосфиноксидов) с водородной, галогенной, пниктогенной и халькогенной связями при помощи спектральных параметров ЯМР, ИК, УФ, ЯКР. Во-вторых, предполагается провести диагностику взаимодействующих водородных связей в моделях активных центров биомолекул (фотоактивного желтого белка и кетостероид-изомеразы) при помощи спектральных эффектов кооперативности. В-третьих, для молекул, перспективных для фотодинамической терапии (красители типа BODIPY) предполагается построить корреляцию параметров нековалентных взаимодействий заместителей с фотофизическими свойствами флуоресцентной метки. В-четвертых, будут построены корреляции ЯМР-параметров со свойствами слабых и средних по прочности водородных связей типа CHO, CHN, NHN. Научная новизна заключается, в частности, в применении принципиально новых подходов, используемых в коллективе, заключающихся в использовании спектроскопии ЯМР в сжиженных газах, комбинированной ЯМР-УФ спектроскопии с одновременной регистрацией двух типов спектров от одного образца и методикой диагностики водородных связей при помощи вицинальных H/D изотопных эффектов на химических сдвигах. Тематика проекта и предлагаемые подходы имеют фундаментальный характер, но нацелены на дальнейший трансфер полученных знаний в виде аналитических методов для задач трансляционной биомедицины и Healthnet НТИ РФ. Имеющийся научный задел (за последние 5 лет более 50-ти публикаций и более 1000 цитирований) и налаженное международное сотрудничество позволяют надеяться, что результаты, как и предыдущие публикации коллектива, будут опубликованы в высокорейтинговых международных журналах первого квартиля. У коллектива имеется все необходимое оборудование и вычислительные ресурсы для успешного выполнения намеченной программы исследований и, таким образом, риск невыполнения заявленных показателей минимальный.

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Публикации

1. Квоч А., Панек Я., Йежерска А., Гетманчик Л., Павлукоич А., Кохель А., Липковский П., Филяровский А. A molecular roundabout: triple cyclically arranged hydrogen bonds in light of experiment and theory New Journal of Chemistry, 42, 19467 (год публикации - 2018)
10.1039/c8nj04339f

2. Асфин Р.Е. IR Spectra of Hydrogen-Bonded Complexes of Trifluoroacetic Acid with Acetone and Diethyl Ether in the Gas Phase. Interaction between CH and OH Stretching Vibrations Journal of Physical Chemistry A, 123, 3285-3292 (год публикации - 2019)
10.1021/acs.jpca.8b10215

3. Тупикина Е.Ю., Сигалов М., Шендерович И.Г., Муллоярова В.В., Денисов Г.С., Толстой П.М. Correlations of NHN hydrogen bond energy with geometry and 1H NMR chemical shift difference of NH protons for aniline complexes Journal of Chemical Physics, 150, 114305 (год публикации - 2019)
10.1063/1.5090180

4. Гиба И.С., Муллоярова В.В., Денисов Г.С., Толстой П.М. Influence of Hydrogen Bonds in 1:1 Complexes of Phosphinic Acids with Substituted Pyridines on 1H and 31P NMR Chemical Shifts Journal of Physical Chemistry A, 123, 2252-2260 (год публикации - 2019)
10.1021/acs.jpca.9b00625

5. Доманская А.В., Асфин Р.Е., Кюберис А.А, Эберт В. CH4 broadening and shifting coefficients in the Fermi triad of 12C16O2 in the 2 μm region Journal of Quantitative Spectroscopy & Radiative Transfer, 235, 209-216 (год публикации - 2019)
10.1016/j.jqsrt.2019.07.004

6. Пожарский А.Ф., Озерянский В.А., Дябло О.В., Погосова О.Г., Бородкин Г.С., Филяровский А. Nucleophilic Substitution of Hydrogen Atom in Initially Inactivated Pyrrole Ring Organic Letters, 21(7), 1953-1957 (год публикации - 2019)
10.1021/acs.orglett.8b04098

7. Ежерска А., Толстой П., Панек Я., Филяровский А. Intramolecular hydrogen bonds in selected aromatic compounds: recent developments Catalysts, 9, 909 (год публикации - 2019)
10.3390/catal9110909

8. Муллоярова В.В., Гиба И.С., Денисов Г.С., Толстой П.М. Conformational mobility and proton transfer in hydrogen-bonded dimers and trimers of phosphinic and phosphoric acids Journal of Physical Chemistry A, 123, 6761-6771 (год публикации - 2019)
10.1021/acs.jpca.9b05184

9. Ленц Д., Кёппе Б., Толстой П.М., Лимбах Г.Г. An Efficient Perkin Synthesis of 13C-Labelled Cinnamic Acids From Acetic Acid as the Source of the Rare Isotope Journal of Labelled Compounds and Radiopharmaceuticals, 62, 298-300 (год публикации - 2019)
10.1002/jlcr.3753

10. Острась А.C., Иванов Д.М., Новиков А.С., Толстой П.М. Phosphine oxides as spectroscopic halogen bond descriptors: IR and NMR correlations with interatomic distances and complexation energy Molecules, том 25, выпуск 6, стр. 1406 (год публикации - 2020)
10.3390/molecules25061406

11. Муллоярова В.В., Устимчук Д.О., Филаровский А., Толстой П.М. H/D Isotope Effects on 1H NMR Chemical Shifts in Cyclic Heterodimers and Heterotrimers of Phosphinic and Phosphoric Acids Molecules, том 25, выпуск 8, стр. 1907 (год публикации - 2020)
10.3390/molecules25081907

12. Южвяк К., Йежерска А., Панек Й., Горемычкин Е.А., Толстой П.М., Шендерович И.Г., Филаровский А. Inter- vs. intra-molecular hydrogen bond patterns and proton dynamics in phthalic acid associates Molecules, том 25, выпуск 20,стр. 4720 (год публикации - 2020)
10.3390/molecules25204720

13. Пекош П., Йежерска А., Панек Й., Горемычкин Е., Пожарский А, Антонов А., Толстой П.,Филаровский Е. Symmetry/asymmetry of NHN hydrogen bond in protonated 1,8-bis(dimethylamino)naphthalene Symmetry, выпуск 12, том 11, стр. 1924 (год публикации - 2020)
10.3390/sym12111924

Публикации