Главная – Журналы – Химия в интересах устойчивого развития 2023 номер 3

Редакционная коллегия журнала “Химия в интересах устойчивого развития” с глубоким прискорбием сообщает, что 21 июня 2023 года ушел из жизни ученый с мировым именем в области углехимии, углеродных материалов и катализа – Зинфер Ришатович Исмагилов, директор Института углехимии и химического материаловедения Федерального исследовательского центра угля и углехимии СО РАН, научный руководитель Федерального исследовательского центра угля и углехимии СО РАН, академик РАН, заслуженный деятель науки РФ, лауреат премии имени В. А. Коптюга и премии “Глобальная энергия”, главный редактор нашего журнала.

Изучено распределение биоорганических компонентов, а также соединений антропогенного и смешанного происхождения в осадках и воде залива Паршиха солоноватого озера Чаны (Новосибирская область). По составу идентифицированных соединений (ациклические, ароматические и нафтеновые углеводороды, ациклические и алициклические кислородорганические соединения, стероиды, бициклические сесквитерпеноиды и пентациклические тритерпеноиды) оценен вклад основных источников органического вещества в воде и донных отложениях. Установлено, что формирование состава этих объектов происходит главным образом за счет соединений биогенного и смешанного происхождения. Соотношение нечетных алканов к четным, равное единице, а также наличие циклогексанов и дриманов, не характерных для современных осадков, указывают на присутствие нефтепродуктов. Выявлены также соединения хозяйственно-бытового назначения - трифенилфосфаты и фталаты, которые используются в качестве пластификаторов при производстве полимерных материалов.

В работе исследованы образцы α-фракций, выделенных из пеков различных марок (Б, Б1, В), полученных из промышленного образца каменноугольной смолы. Рассчитаны и проанализированы основные числовые характеристики, полученные на основе спектров комбинационного рассеяния света выделенных α-фракций. Установлена прямая зависимость между содержанием дефектов в графитоподобных кристаллитах и температурой размягчения пеков.

Выполнен цикл работ по получению раствора гидроксида лития (LiOH) высокой чистоты методом электрохимической конверсии растворимых солей лития (мембранного электролиза) в полупромышленных масштабах. В качестве электродов применялись нержавеющая сталь (катод) и свинец (анод). Анолитом служил раствор сульфата лития, католитом - вода. При осуществлении процесса мембранного электролиза в анодной камере протекает электрохимическое окисление воды с образованием газообразного кислорода и ионов водорода. Ионы лития при этом беспрепятственно проходят через катионообменную мембрану в катодную камеру, где за счет разложения воды на катоде образуется водород и гидроксид-ионы и происходит концентрирование LiOH до 33-36 г/дм³ по оксиду лития. Эффективность протекания процесса электролиза для одного цикла процесса составляет 50-55 %. Образующаяся в анодной камере серная кислота в дальнейшем может быть нейтрализована добавленным карбонатом лития, а образовавшийся сульфат лития - вновь использован в процессе мембранного электролиза, т. е. будет протекать рециркуляция анолита. Проведение пяти циклов работы на рециклированном анолите позволяет повысить степень перехода ионов лития из анодной камеры в катодную до 95-98 %. Установлено, что в процессе электролиза через катионообменную мембрану в катодную камеру из раствора анолита помимо ионов лития мигрируют и другие ионы металлов (калия, натрия, кальция и др.), а также сульфат-ионы. Для оценки качества получаемого моногидрата гидроксида лития (LiOH•H₂O) выполнено упаривание растворов гидроксида лития, полученных как с помощью мембранного электролиза, так и по традиционной технологии - каустификации. Сравнение содержаний примесных ионов в образцах моногидрата гидроксида лития, полученных разными методами, показало, что из раствора сульфата лития методом мембранного электролиза можно синтезировать более чистый готовый продукт.

Предложен компактный механизм температурной конверсии метан-этановых смесей на основе элементарных радикальных реакций. Кинетическая модель, основанная на данном механизме, описывает литературные данные по конверсии метана и этана на миллисекундных интервалах времени в диапазоне температур 600-1400 °C. В рамках кинетической модели определены в изотермическом приближении временные зависимости концентраций водорода, этилена, ацетилена и бензола от температуры и соотношения метан/этан в исходной смеси. Используя предложенный механизм в расчетах осесимметричных газодинамических течений смеси реагентов, найдены выходы водорода и ценных непредельных углеводородов в неизотермическом трубчатом реакторе.

This is a study on antiviral activity of various extracts from the plant Monarda fistulosa L. cultivated in the forest-steppe zone of Western Siberia during the vegetation period. The activity of aqueous and aqueous-ethanolic extracts of M. fistulosa during the whole vegetation period and two polyphenolic fractions from this plant at the flowering stage was investigated against human influenza virus A/Aichi/2/68 (H3N2) and avian influenza virus A/chicken/Kurgan/05/2005 (H5N1). The anti-influenza activity was compared among the extracts and the polyphenolic fractions from M. fistulosa at the flowering stage. It was shown that antiviral activity against each subtype of the influenza A virus differed throughout the entire vegetation period, depending on the developmental stage of M. fistulosa and the type of extraction. Influenza virus A/Aichi/2/68 (H3N2) infectivity was most strongly inhibited by aqueous-ethanolic extracts from M. fistulosa raw material collected at the growth stage and by the aqueous extract from the fruiting initiation stage. Inhibition of the infectivity of influenza virus A/chicken/Kurgan/05/2005 (H5N1) was achieved by one or another M. fistulosa extract almost throughout the whole vegetation period. It is found that Polyphenolic Fractions 1 and 2 are more active against influenza virus A/Aichi/2/68 (H3N2), but aqueous and aqueous-ethanolic extracts are more active against influenza virus A/chicken/Kurgan/05/2005 (H5N1). On the condition of further in-depth studies, our experimental data suggest that M. fistulosa plant components can be recommended as medicinal (antiviral) substances against influenza viruses A/Aichi/2/68 (H3N2) and A/chicken/Kurgan/05/2005 (H5N1).

Проанализированы результаты исследований по изменению при термообработке химического состава и структуры модифицированного гидроксида титана. Показано, что при нагревании во всех случаях сначала образуется анатаз, который при повышении температуры или/и продолжительности термообработки переходит в рутил. Температура начала перехода анатаз - рутил зависит от вида модифицирующего компонента. Переход происходит не скачком при определенной температуре, а постепенно в широком интервале температур, при этом одновременно могут существовать оба соединения. При постоянной температуре доля рутила возрастает с увеличением продолжительности термообработки. На основании проведенных исследований заключено, что в присутствии модифицирующих компонентов образцы диоксида титана представляют собой широкие классы нестехиометрических соединений с разной кристаллической структурой и переход анатаз - рутил не является полиморфным превращением I рода, а является следствием протекания различных химических процессов, включающих выделение анионных и/или катионных примесей в газовую или твердую фазу.

В интервале температур 300-450 °С в проточной установке идеального вытеснения изучено влияние концентрации кобальта, вводимого в НZSM-5, на кислотные и каталитические свойства образцов в превращении этанола в высокооктановые компоненты моторных топлив. Показано, что немодифицированный цеолит НZSM-5 обладает высокой селективностью по продуктам ароматизации (27.5-47.6 %) и алканам С₁-С₃ (25.8-37.1 %). Установлен эффект значительного увеличения селективности по продуктам изомеризации (с 17.2-19.8 до 34.0-42.7 %) для модифицированных кобальтом (1.0-3.0 мас. %) цеолитных катализаторов в интервале температур 300-350 °С. Наибольшее увеличение селективности по продуктам ароматизации (32.7-40.7 %) модифицированных катализаторов наблюдается в интервале температур 400-450 °С. Методом температурно-программируемой десорбции аммиака изучено влияние модифицирования на кислотные свойства цеолита НZSM-5. Показано, что изменение каталитических свойств цеолита НZSM-5 связано с существенным снижением концентрации сильных бренстедовских кислотных центров (с 538 до 317 мкмоль/г), образованием новых более сильных льюисовских кислотных центров (37-80 мкмоль/г), включающих ионы кобальта и кислотно-основные пары типа Со^δ+-О^δ-, способные к сильной поляризации и активации С-Н-связей интермедиатов. Селективность по продуктам изомеризации и ароматизации на модифицированных катализаторах регулируется концентрацией кобальта и температурой процесса. Наибольшая селективность по продуктам изомеризации (42.7 %) достигается на катализаторе 2 % Со/НZSM-5 при температуре 300 °С. Катализат, полученный на катализаторе 2 % Со/НZSM-5 при 300 °С, по содержанию изопарафиновых (56.4 %) и ароматических (29.8 %) углеводородов, бензолу (0.6 %) и олефинам (1.1 %) соответствует требованиям стандарта моторного топлива Eврo-5.

The increasing concern for environmental sustainability and the need for efficient and green chemical synthesis have driven the development of alternative methods for producing new compounds. In this study, we have synthesized a series of novel 2H-chromene derivatives using a one-pot multicomponent reaction under ultrasound sonication. The use of ultrasound sonication is a green and efficient synthetic method that utilizes sound waves to initiate chemical reactions. We optimized various reaction parameters, such as solvent, temperature, catalyst amount, and reaction time, to identify the best reaction conditions for the synthesis of the derivatives. The synthesized compounds were characterized using analytical techniques such as IR, mass, ¹H and ¹³C NMR spectra, which confirmed the molecular structures of the derivatives. Furthermore, the antioxidant activities of the synthesized derivatives were evaluated and compared to those of ascorbic acid. The IC50 values of the derivatives were promising, indicating their potential as antioxidants. Overall, this study demonstrates the effectiveness of ultrasound sonication as a green and sustainable approach to the synthesis of novel compounds with potential biological activities. The use of one-pot multicomponent reactions also adds to the efficiency and simplicity of the synthesis method. These findings may have important implications for the development of new and sustainable chemical synthesis methods in the future.

Феруловая кислота (ФК) - широко распространенное в растениях фенольное соединение, обладающее широким спектром терапевтических эффектов, таких как противомикробное и противовоспалительное действие, и применяющееся при лечении диабета, легочных и сердечно-сосудистых заболеваний. В работе проанализированы метанольные экстракты из свежих листьев 40 видов семейства Lamiaceae, произрастающих на территории парка Ботанического института им. В. Л. Комарова РАН (БИН РАН, Санкт-Петербург) и научно-опытной станции "Отрадное" БИН РАН (Ленинградская обл.). Феруловая кислота обнаружена у 18 исследуемых видов, относящихся к подсемействам Lamioideae Harley (Betonica grandiflora Willd., Galeobdolon luteum Huds., Lamium album L., Sideritis taurica Steph. ex Willd., Stachys byzantine K. Koch) и Nepetoideae Kostel. (Clinopodium vulgare L., Hyssopus officinalis L., Lavandula angustifolia Mill., Meechania urticifolia (Miq.) Makino, Melissa officinalis L., Mentha piperita L., Monarda didyma L., Nepeta bucharica Lipsky, Nepeta grandiflora M. Bieb., Origanum vulgare L., Prunella laciniata (L.) L., Salvia desertum L., Salvia officinalis L., Thymus serpillum L.). У представителей подсемейств Ajugoideae Kostel. и Scutellarioideae Caruel. ФК нами не была обнаружена. Впервые ФК отмечена у 7 исследованных видов. Содержание ФК у представителей семейства Lamiaceae колебалось в широких пределах от 0.01±0.00 мг/г (Meechania urticifolia) до 6.68±1.30 мг/г (Melissa officinalis L). Высокое содержание ФК установлено в подсемействе Nepetoideae у видов Melissa officinalis (6.68±1.30 мг/г) и Origanum vulgare L. (6.07±1.90 мг/г).

Методами поляризационных и импедансных измерений изучены кинетика и механизм реакции выделения водорода на FeSi₂-электроде в растворах 0.25-1.0 М NaOH. Катодные поляризационные кривые дисилицида железа (FeSi₂) в исследованных растворах характеризуются тафелевским участком с постоянными a и b, равными (-0.78)-(-0.72) и (-0.133)-(-0.128) В соответственно. Спектры импеданса FeSi₂ при потенциалах тафелевской области представляют емкостную полуокружность со смещенным центром, которой на графике зависимости фазового угла от логарифма частоты переменного тока соответствует несимметричный максимум; величина импеданса электрода во всех растворах изменяется в соответствии с ходом поляризационных кривых. Для описания реакции выделения водорода на дисилициде железа использована эквивалентная электрическая схема, фарадеевский импеданс которой состоит из последовательно соединенных сопротивления переноса заряда и параллельной цепочки, отвечающей за адсорбцию атомарного водорода на поверхности и его диффузию в глубь материала электрода; схема также включает сопротивление электролита и импеданс емкости двойного электрического слоя, который моделируется элементом постоянной фазы. Показано, что результаты поляризационных и импедансных измерений для FeSi₂-электрода удовлетворительно согласуются с механизмом "разряд - электрохимическая десорбция", в котором обе стадии необратимы и имеют неравные коэффициенты переноса; для адсорбированного атомарного водорода выполняется изотерма адсорбции Ленгмюра; одновременно с реакцией выделения водорода протекает реакция абсорбции водорода материалом электрода с диффузионным контролем. Обнаружено, что дисилицид железа в щелочном электролите характеризуется невысоким перенапряжением выделения водорода и представляет перспективный электродный материал для электролитического получения водорода.

Методом микрокалориметрии исследованы высокомолекулярные нефтяные фракции, которые проявляют нетипичное для этих объектов инициирующее действие на модельную реакцию радикального окисления кумола. На ряде объектов показано, что инициаторы появляются в высокомолекулярных фракциях нефти в процессе выделения их н-углеводородами из нативных нефтей. Установлена незначительная корреляция между содержанием никеля, ванадия и ванадилпорфиринов и инициирующей активностью. Определены инициаторы в свежевыделенных фракциях "кислые смолы", которые при хранении (вследствие химических процессов конденсации) теряют способность инициировать. Данный метод можно расценивать как тестовый на содержание ингибиторов или инициаторов радикального окисления в нефтяных объектах.

Интенсивная угледобыча на территории нашей страны, связанная с увеличением доли экспорта твердого топлива за рубеж, способствует развитию логистической инфраструктуры и вместе с тем ухудшению экологической ситуации вблизи угольно-добывающих предприятий. Один из путей борьбы с пылящими поверхностями, в том числе с высокодисперсными частицами угольной пыли, - их обработка гидрофобизирующей кремнийорганической эмульсией. Однако до сих пор не решен вопрос повышения гидрофобности покрытий, образованных эмульсией. Этот показатель оценивается путем определения значений краевого угла смачивания. В данной работе по изменению величины краевого угла смачивания пленок оценена эффективность модифицирования и коалесцирующей способности различных добавок в составе водных эмульсий кремнийорганической жидкости ГКЖ-94. Показаны зависимости изменения смачиваемости пленок от модификатора и коалесцента и их количества в составе эмульсии. Зависимости изменения краевого угла смачивания от количества применяемого модификатора и коалесцента построены на основе полиномиальной аппроксимации функций. Установлено, что предварительная модификация эмульгатора приводит к увеличению жесткости поливинилового спирта, в связи с чем затрудняется коалесценция частиц эмульсии. В результате сравнительного анализа также установлено, что наилучшие показатели краевого угла смачивания покрытий отмечаются у составов эмульсии с эмульгатором, модифицированным малым количеством глутарового альдегида, при высокой концентрации этиленгликоля как коалесцента. Использование глутарового альдегида в количестве 0.1-0.25 % от общей массы эмульсии, а этиленгликоля - 3-6 % позволит увеличивать краевой угол сформированных покрытий до 125°.

В настоящее время благодаря ряду преимуществ процесс химического никелирования является одним из наиболее востребованных методов нанесения гальванических покрытий. Однако в процессе производства образуется значительный объем отработанных растворов химического никелирования, которые создают угрозу загрязнения окружающей среды. Для решения данной проблемы была изучена возможность регенерации отработанного раствора химического никелирования одного из промышленных предприятий Удмуртии реагентным методом. В качестве осадителя ионов никеля был выбран карбонат натрия, количество которого определяли по кривым потенциометрического титрования; наиболее полное осаждение ионов никеля происходит при рН 10. Методом ИК-спектроскопии установлено, что в результате взаимодействия отработанного электролита с осадителем образуется гидроксосоли никеля. Результаты термогравиметрического и дифференциально-термического анализа осадка показали три эндотермических эффекта: при температуре до 100 °С - соответствует процессу дегидратации; при 280±10 °С - обусловлен удалением части хемосорбированной воды и карбонатов; при 420 °С - вызван окончательным удалением воды. В результате термообработки осадка гидроксокарбоната получен черный мелкодисперсный порошок оксида никеля(II), ИК-спектр которого обладает набором полос, характерных для этого соединения. Предложены два варианта технологической схемы регенерации отработанных электролитов для приготовления исходных рабочих растворов химического никелирования из гидроксокарбоната и оксида никеля(II). Качество полученных растворов проверяли нанесением никелевого покрытия на латунные изделия, толщину которого измеряли методом сканирующей электронной микроскопии. Установлено, что наиболее качественное покрытие получается при использовании электролита, приготовленного из гидроксокарбоната никеля.