Получение микропористых материалов в среде сверхкритических флюидов

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 22-13-00257

НазваниеПолучение микропористых материалов в среде сверхкритических флюидов

Руководитель Киселев Михаил Григорьевич, Доктор химических наук

Организация финансирования, регион федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт химии растворов им. Г.А. Крестова Российской академии наук , Ивановская обл

Конкурс №68 - Конкурс 2022 года «Проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований отдельными научными группами»

Область знания, основной код классификатора 03 - Химия и науки о материалах; 03-404 - Растворы, расплавы – структура и свойства

Ключевые слова Аэрогели, импрегнация , полиморфизм, сверхкритические флюиды, ИК спектроскопия, Раман спектроскопия, ЯМР спектроскопия, МД моделирование, сорбция

Код ГРНТИ31.15.31

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ

Аннотация
Сверхкритические флюидные технологии все более широко используются для синтеза и направленной модификации (функционализации) микропористых материалов и полимерных композитов. Такие функционализированные материалы необходимы для широкого круга применений в медицине (например, имплантаты и матрицы для тканевой инженерии), фармации (например, лекарственные формы повышенной биодоступности, пролонгированного действия и контролируемого релиза), элементы суперконденсаторов и многих других областях науки и практики. Для создания эффективных технологий функционализации применяется целый ряд процессов в сверхкритических флюидах (экстракция, импрегнация, вспенивание, формирование полимерных микрочастиц и др.). В этих процессах решающую роль играют такие уникальные свойства СКФ, как регулируемая плотность среды; высокие скорости тепло-массопереноса и, одновременно, высокая растворяющая способность; нулевое поверхностное натяжение. При всем разнообразии микропористых материалов, имеется несколько общих физико-химических процессов, которые определяют протекание всех основных стадий процесса формирования пор и функционализации материала, а значит и свойства целевого продукта. Это, в первую очередь: формирование ксерогелей, сверхкритическая сушка и сорбция активного фармацевтического ингредиента (АФИ). Целью проекта является создание единой концепции описания таких процессов и методов получения композитов в ск флюидах, что позволит синтезировать ряд материалов на основе допирования биологически активными соединениями аэрогелей оксида кремния и наноцеллюлозы и обладающими рядом практически значимых свойств, таких как контролируемый релиз, высокая растворимость. Для изучения этих процессов будет применяться комплекс взаимно-дополняющих друг друга методов, включающих в себя ИК, ЯМР и комбинационную спектроскопии, молекулярно-динамическое моделирование, метод классического функционала плотности, квантово-химические расчеты и теоретические подходы. В результате выполнения проекта предполагается получить микронизированные формы аэрогелей импрегнированных рядом АФИ (карбамазепин и феноматы) с заданной морфологией, что позволит получать лекарственные формы повышенной биодоступности и растворимости.

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Публикации

1. Белов К.В., Дышин А.А., Крестьянинов М.А., Ефимов С.В., Ходов И.А., Киселев М.Г. Conformational preferences of tolfenamic acid in DMSO-CO2 solvent system by 2D NOESY Journal of Molecular liquids, Volume 367, Part A, 1 December 2022, 120481 (год публикации - 2022)
10.1016/j.molliq.2022.120481

2. Ходов И.А., Белов К.В., Дышин А.А., Крестьянинов М.А., Киселев М.Г. Pressure effect on lidocaine conformational equilibria in scCO2: A study by 2D NOESY Journal of Molecular Liquids, Volume 367, Part B, 1 December 2022, 120525 (год публикации - 2022)
10.1016/j.molliq.2022.120525

3. Белов К.В., Дышин А.А., Киселев М.Г., Крестьянинов М.А., Ходов И.А. Lidocaine conformational preferences under isothermal conditions XXIII International Conference on Chemical Thermodynamics in Russia, RCCT-2022, August 22-26, 2022, Kazan, Russia: Abstracts. – Kazan, 2022. - 361 р., XXIII International Conference on Chemical Thermodynamics in Russia, RCCT-2022, August 22-27, 2022, Kazan, Russia, p. 184 (год публикации - 2022)

4. Ходов И.А., Белов К.В., Дышин А.А., Крестьянинов М.А., Киселев М.Г. Conformational preferences of fenamates in supercritical state parameters of the solvent based on NOESY data XXIII International Conference on Chemical Thermodynamics in Russia, RCCT-2022, August 22-26, 2022, Kazan, Russia: Abstracts. – Kazan, 2022. - 361 р., XXIII International Conference on Chemical Thermodynamics in Russia, RCCT-2022, August 22-27, 2022, Kazan, Russia, p. 147 (год публикации - 2022)

5. Белов К.В., Дышин А.А., Киселев М.Г., Ходов И.А. Установление конформационных равновесий толфенамовой кислоты в скСО2 в присутствии импрегнированного аэрогеля Сверхкритические флюидные технологии в решении экологических проблем: Материалы докладов XIII Всероссийской школы-конференции молодых учёных (27 июня – 30 июня 2022 года) – Архангельск, 2022. САФУ. – 173 с.: ил., XIII Всероссийская школа-конференция молодых учёных имени В.В. Лунина «Сверхкритические флюидные технологии в решении экологических проблем», г. Архангельск, 27-30 июня 2022, с. 23-25 (год публикации - 2022)

6. Ивлев Д.В., Киселев М.Г. Conformational manifold of mefenamic acid in sc-CO2. Computer simulation XXIII International Conference on Chemical Thermodynamics in Russia, RCCT-2022, August 22-26, 2022, Kazan, Russia: Abstracts. – Kazan, 2022. - 361 р., XXIII International Conference on Chemical Thermodynamics in Russia, RCCT-2022, August 22-27, 2022, Kazan, Russia, p. 228 (год публикации - 2022)

7. Ивлев Д.В., Крестьянинов М.А., Киселев М.Г. Conformational manifold of lidocaine in sc-CO2. Quantumchemical calculations and molecular dynamics simulations XXIII International Conference on Chemical Thermodynamics in Russia, RCCT-2022, August 22-26, 2022, Kazan, Russia: Abstracts. – Kazan, 2022. - 361 р., XXIII International Conference on Chemical Thermodynamics in Russia, RCCT-2022, August 22-27, 2022, Kazan, Russia, p. 229 (год публикации - 2022)

8. Каликин Н.Н., Опарин Р.Д., Будков Ю.А., Колесников А.Л., Киселев М.Г. Classical density functional assisted computation of Supercritical fluid crossover region XXIII International Conference on Chemical Thermodynamics in Russia, RCCT-2022, August 22-26, 2022, Kazan, Russia: Abstracts. – Kazan, 2022. - 361 р., XXIII International Conference on Chemical Thermodynamics in Russia, RCCT-2022, August 22-27, 2022, Kazan, Russia, p. 233 (год публикации - 2022)

9. Будков Ю.А., Каликин Н.Н., Колесников А.Л. Молекулярная теория электростатического коллапса дипольного полимерного геля Школа-конференция для молодых ученых «Самоорганизация в «мягких» средах: достижения и современное состояние», памяти И.Я. Ерухимовича. ИНЭОС ИМ. А. Н. Несмеянова - 10-11 ноября 2022., Школа-конференция для молодых ученых 2022 Самоорганизация в «мягких» средах: Достижения и современное состояние, Москва, ИНЭОС им. А. Н. Несмеянова, С 10 ПО 11 НОЯБРЯ, 2022, с. 73 (год публикации - 2022)

10. Дышин А.А., Воробей А.М., Манин А.Н., Кузьмиков М.С., Киселев М.Г. Obtaining of a pharmaceutically acceptable umifenovir salt using supercritical antisolvent precipitation XXIII International Conference on Chemical Thermodynamics in Russia, RCCT-2022, August 22-26, 2022, Kazan, Russia: Abstracts. – Kazan, 2022. - 361 р., XXIII International Conference on Chemical Thermodynamics in Russia, RCCT-2022, August 22-27, 2022, Kazan, Russia, p. 215 (год публикации - 2022)

11. Фомина Н.А., Дышин А.А., Кузьмиков М.С., Киселев М.Г. Synthesis and structural features of silica-based impregnated with mefenamic acid XXIII International Conference on Chemical Thermodynamics in Russia, RCCT-2022, August 22-26, 2022, Kazan, Russia: Abstracts. – Kazan, 2022. - 361 р., • XXIII International Conference on Chemical Thermodynamics in Russia, RCCT-2022, August 22-27, 2022, Kazan, Russia, p. 325 (год публикации - 2022)

12. Соборнова В.В., Белов К.В., Дышин А.А., Гурина Д.Л., Ходов И.А., Киселев М.Г. Molecular Dynamics and Nuclear Magnetic Resonance Studies of Supercritical CO2 Sorption in Poly(Methyl Methacrylate) Polymers, V.14. N.23., P.5332. (год публикации - 2022)
10.3390/polym14235332

13. Опарин Р.Д., Крестьянинов М.А., Ивлев Д.В., Киселев М.Г. Molecular Mechanism of Conformational Crossover of Mefenamic Acid Molecules in scCO2 Materials, T.16, N.4, P.1403. (год публикации - 2023)
10.3390/ma16041403

14. Опарин Р.Д., Крестьянинов М.А., Киселев М.Г. Chemometric approaches as an effective way to study conformer populations of lidocaine molecules in supercritical carbon dioxide Journal of Molecular Liquids, V.385, P.122441. (год публикации - 2023)
10.1016/j.molliq.2023.122441

15. Белов К.В., Дышин А.А., Крестьянинов М.А., Соборнова В.В., Ходов И.А., Киселев М.Г. Conformational Analysis of Flufenamic Acid in SC-CO2 by 2D NOESY Russian Journal of Physical Chemistry B, Vol. 17, No. 7, pp. 53–59. (год публикации - 2023)
10.1134/S1990793123070023

16. Ксенофонтов А.А., Исаев Я.И., Луканов М.М., Макаров Д.М., Эвентова В.А., Ходов И.А. Березин М.Б. Accurate prediction of 11B NMR chemical shift of BODIPYs via machine learning Phys. Chem. Chem. Phys., V. 25, N.13, P. 9472–9481. (год публикации - 2023)
10.1039/d3cp00253e

17. Ходов И.А., Соборнова В.В., Муллоярова В.В., Белов К.В., Дышин А.А., де Карвальо Л.Б., Толстой П.М., Киселев М.Г. Exploring the Conformational Equilibrium of Mefenamic Acid Released from Silica Aerogels via NMR Analysis Int. J. Mol. Sci., V.24, N.8, P.6882. (год публикации - 2023)
10.3390/ijms24086882

18. Ходов И.А., Белов К.В., Крестьянинов М.А., Соборнова В.В., Дышин А.А., Киселев М.Г. Does DMSO affect the conformational changes of drug molecules in supercritical CO2 Media? Journal of Molecular Liquids, V.384, P.122230. (год публикации - 2023)
10.1016/j.molliq.2023.122230

19. Ходов И.А., Белов К.В., Соборнова В.В., Дышин А.А., Киселев М.Г. Exploring the temperature-dependent proportions of lidocaine conformers equilibria in supercritical carbon dioxide via NOESY Journal of Molecular Liquids, V.387, P.122620. (год публикации - 2023)
10.1016/j.molliq.2023.122620

20. Будков Ю.А., Брандышев П.Е., Каликин Н.Н. Theory of self-coacervation in semi-dilute and concentrated zwitterionic polymer solutions Soft Matter, V.19, N.18, P.3281-3289. (год публикации - 2023)
10.1039/d3sm00140g

21. Будков Ю.А., Каликин Н.Н. Macroscopic forces in inhomogeneous polyelectrolyte solutions Phys. Rev. E, V.107, N.2, P.024503. (год публикации - 2023)
10.1103/PhysRevE.107.024503

22. Соборнова В.В., Белов К.В., Дышин А.А., Киселев М.Г., Ходов И.А. Методика проведения процессов сорбции полиметилметакрилата сверхкритическим диоксидом углерода при помощи методов спектроскопии ЯМР 13С и RRCOSY Инновационные материалы и технологии – 2023. Материалы международной научно-технической конференции молодых ученых г. Минск, Республика Беларусь, 21-23 марта 2023 г., С. 53-56. (год публикации - 2023)

23. Белов К.В., Дышин А.А., Киселев М.Г., Соборнова В.В., Ходов И.А. Определение параметров кинетики сорбции аэрогелей в скСО2 методами спектроскопии ЯМР 13С и RRCOSY ХХVI всероссийская конференция молодых учёных-химиков (с международным участием), Нижний Новгород, 18-20 апреля 2023 г., С. 398. (год публикации - 2023)

24. Ходов И.А. ЯМР спектроскопия применительно к исследованию лекарственных соединений в растворах и флюидах ХХVI всероссийская конференция молодых учёных-химиков (с международным участием), Нижний Новгород, 18-20 апреля 2023 г., С. 11. (год публикации - 2023)

25. Опарин Р.Д., Крестьянинов М.А., Киселев М.Г. Конформационный кроссовер мефенамовой кислоты в разбавленом растворе в скСО2. XII Научно-практическая конференция с международным участием «Сверхкритические флюиды: фундаментальные основы, технологии, инновации», 3-8 июля 2023 года, С. 147-149. (год публикации - 2023)

26. Ходов И.А., Белов К.В., Дышин А.А., Киселев М.Г. Особенности проведения конформационного анализа малых молекул плохо растворимых лекарственных соединений в ск-СО2 методами ЯМР спектроскопии XII Научно-практическая конференция с международным участием «Сверхкритические флюиды: фундаментальные основы, технологии, инновации», 3-8 июля 2023 года, С. 150-153. (год публикации - 2023)

27. Кузьмиков М.С., Дышин А.А., Торшинина Н.А., Киселев М.Г. Получение аэрогелей на основе крахмала, их импрегнация лидокаином в среде сверхкритического диоксида углерода XII Научно-практическая конференция с международным участием «Сверхкритические флюиды: фундаментальные основы, технологии, инновации», 3-8 июля 2023 года, С.220-223. (год публикации - 2023)

28. Белов К.В., Дышин А.А., Крестьянинов М.А., Киселев М.Г., Ходов И.А. NOESY в определении преобладающей конформации толфенамовой кислоты в среде ск-СО2. XII Научно-практическая конференция с международным участием «Сверхкритические флюиды: фундаментальные основы, технологии, инновации», 3-8 июля 2023 года, С. 228-231. (год публикации - 2023)

29. Эвентова В.А., Белов К.В., Ходов И.А., Киселев М.Г. Перспектива использования ск-СО2 для получения сольватоморфов арбидола XII Научно-практическая конференция с международным участием «Сверхкритические флюиды: фундаментальные основы, технологии, инновации», 3-8 июля 2023 года, С. 311-313. (год публикации - 2023)

30. Дышин А.А., Кузьмиков М.С., Торшинина Н.А., Киселев М.Г. Синтез кремниевых аэрогелей золь-гель методом и их допирование мефенамовой кислотой в среде сверхкритического диоксида углерода XII Научно-практическая конференция с международным участием «Сверхкритические флюиды: фундаментальные основы, технологии, инновации», 3-8 июля 2023 года, С.305-308. (год публикации - 2023)

31. Ивлев Д.В., Киселев М.Г. Конформационное многообразие мефенамовой кислоты в сверхкритическом диоксиде углерода. Молекулярно-динамическое моделирование XII Научно-практическая конференция с международным участием «Сверхкритические флюиды: фундаментальные основы, технологии, инновации», 3-8 июля 2023 года, С.315-316. (год публикации - 2023)

32. Каликин Н.Н., Макаров Д.М., Будков Ю.А., Киселев М.Г. Оценка растворимости соединений в скСО2: Сравнение методов на основе ML и CDFT. XII Научно-практическая конференция с международным участием «Сверхкритические флюиды: фундаментальные основы, технологии, инновации», 3-8 июля 2023 года, С.315-316. (год публикации - 2023)

33. Опарин Р.Д., Крестьянинов М.А., Киселев М.Г. Движущая сила конформационного кроссовера мефенамовой кислоты, растворенной в сверхкритическом СО2. XII Международная научная конференция «Кинетика и механизм кристаллизации. Кристаллизация и материалы нового поколения»- 18 - 22 сентября 2023 г. - г. Иваново, Россия, С. 34-35. (год публикации - 2023)

34. Опарин Р.Д., Ивлев Д.В., Киселев М.Г. Импрегнация аэрогеля мефенамовой кислотой в среде сверхкритического диоксида углерода. Молекулярно-динамическое моделирование. XII Международная научная конференция «Кинетика и механизм кристаллизации. Кристаллизация и материалы нового поколения»- 18 - 22 сентября 2023 г. - г. Иваново, Россия., С. 40. (год публикации - 2023)

35. Белов К.В., Ходов И.А., Дышин А.А., Крестьянинов М.А., Киселев М.Г. Изучение температурной зависимости конформационных равновесий лидокаина в скСО2 с помощью NOESY. XII Международная научная конференция «Кинетика и механизм кристаллизации. Кристаллизация и материалы нового поколения»- 18 - 22 сентября 2023 г. - г. Иваново, Россия., С. 98-99. (год публикации - 2023)

36. Кузьмиков М.С., Дышин А.А., Киселев М.Г. Получение аэрогелей на основе диоксида кремния и полисахаридов, и их допирование активныс фармацевтическим инградиентом в сверхкритическом диоксиде углерода XII Международная научная конференция «Кинетика и механизм кристаллизации. Кристаллизация и материалы нового поколения»- 18 - 22 сентября 2023 г. - г. Иваново, Россия., С. 128-129. (год публикации - 2023)

37. Ходов И.А. Методы ЯМР для определения характеристик конформеров лекарственных соединений в сверхкритическом СО2. XII Международная научная конференция «Кинетика и механизм кристаллизации. Кристаллизация и материалы нового поколения»- 18 - 22 сентября 2023 г. - г. Иваново, Россия., С. 201-202. (год публикации - 2023)

38. Эвентова В.А., Белов К.В., Ходов И.А., Киселев М.Г. Determinarion of conformations by NOESY-spectroscopy to predict the crystallization features of umifenovir XII Международная научная конференция «Кинетика и механизм кристаллизации. Кристаллизация и материалы нового поколения»- 18 - 22 сентября 2023 г. - г. Иваново, Россия., С. 201-202. (год публикации - 2023)

39. Белов К.В., Брель В., Соборнова В.В., Федорова И.В., Ходов И.А. Conformational Analysis of 1,5-Diaryl-3-Oxo-1,4-Pentadiene Derivatives: A Nuclear Overhauser Effect Spectroscopy Investigation International Journal of Molecular Sciences, V.24, N.23, P.16707. (год публикации - 2023)
10.3390/ijms242316707

40. Эвентова В.А., Белов К.В., Ходов И.А., Киселев М.Г. Изучение конформационного равновесия молекул умифеновира в СкСО2 методом ЯМР-спектроскопии Проблемы и достижения химии кислород- и азотсодержащих биологически активных соединений Сборник тезисов VII Всероссийской молодежной конференции (г. Уфа, 23 – 24 ноября 2023 г.), C.179-180 (год публикации - 2023)

41. Опарин Р.Д., Крестьянинов М.А., Киселев М.Г. Role of an intramolecular H-bond in lidocaine conformer distribution and polymorph stability Journal of Molecular Liquids, volume 360, article 119461 (год публикации - 2022)
10.1016/j.molliq.2022.119461

42. Белов К.В., Дышин А.А., Киселев М.Г., Крестьянинов М.А., Ходов И.А. Определение преобладающей конформации молекул толфенамовой кислоты по данным спектроскопии ЯМР при сверхкритических параметрах состояния растворителя Высокочистые вещества. Получение, анализ, применение: XVII Всероссийская конференция. Рос. акад. наук, Институт химии высокочистых веществ им. Г. Г. Девятых РАН; под редакцией д.х.н. А. Д. Буланова. – Нижний Новгород: ИПФ РАН, 2022. – 182 с., XVII Всероссийская конференция «Высокочистые вещества. Получение, анализ, применение», 7-10 июня 2022, г. Нижний Новгород, С. 22 (год публикации - 2022)

43. Соборнова В.В., Белов К.В., Ходов И.А., Киселев М.Г. Иcследование мефенамовой кислоты в скСО2 в присутствии аэрогеля Сверхкритические флюидные технологии в решении экологических проблем: Материалы докладов XIII Всероссийской школы-конференции молодых учёных (27 июня – 30 июня 2022 года) – Архангельск, 2022. САФУ. – 173 с.: ил., XIII Всероссийская школа-конференция молодых учёных имени В.В. Лунина «Сверхкритические флюидные технологии в решении экологических проблем», 27-30 июня 2022, г. Архангельск, с. 102-104 (год публикации - 2022)

44. Опарин Р.Д., Крестьянинов М.А., Киселев М.Г. Role of an intramolecular hydrogen bond in Lidocaine Conformer distribution and polymorph stability XXIII International Conference on Chemical Thermodynamics in Russia, RCCT-2022, August 22-26, 2022, Kazan, Russia: Abstracts. – Kazan, 2022. - 361 р., XXIII International Conference on Chemical Thermodynamics in Russia, RCCT-2022, August 22-27, 2022, Kazan, Russia, p. 72 (год публикации - 2022)

45. Соборнова В.В., Белов К.В., Ходов И.А. Study of the influence of temperature on the conformational equilibria of lidocaine in supercritical carbon dioxide using 2D NOESY XXIV International Conference on Chemical Thermodynamics in Russia, July 1-5, 2024 Ivanovo, Russia. BOOK OF ABSTRACTS – 376 с., XXIV International Conference on Chemical Thermodynamics in Russia, Ivanovo, July 1-5, 2024, p. 230 (год публикации - 2024)

46. Соборнова В.В., Белов К.В., Ходов И.А. Исследование процессов сорбции композитных материалов на основе аэрогеля и мефенамовой кислоты скСО2 при помощи спектроскопии ЯМР Сверхкритические флюидные технологии в решении экологических проблем: Материалы докладов XV Всероссийской школы-конференции молодых учёных (01-03 июля 2024 года) – Иваново, 2024. – 112 с., XV Всероссийская школа-конференция молодых учёных имени В.В. Лунина «Сверхкритические флюидные технологии в решении экологических проблем», г. Иваново, 1-3 июля 2024 г., с. 58-59 (год публикации - 2024)

47. Макаров Д.М., Каликин Н.Н., Будков Ю.А. Prediction of Drug-like Compounds Solubility in Supercritical Carbon Dioxide: A Comparative Study between Classical Density Functional Theory and Machine Learning Approaches Industrial & Engineering Chemistry Research, Vol. 63. – pp. 1589−1603 (год публикации - 2024)
10.1021/acs.iecr.3c03208

48. Кузьмиков М.С., Дышин А.А., Киселев М.Г. Синтез и допирование аэрогелей на основе нанокристаллической целлюлозы Сверхкритические флюидные технологии в решении экологических проблем: Материалы докладов XV Всероссийской школы-конференции молодых учёных (01-03 июля 2024 года) – Иваново, 2024. – 112 с., XV Всероссийская школа-конференция молодых учёных имени В.В. Лунина «Сверхкритические флюидные технологии в решении экологических проблем», г. Иваново, 1-3 июля 2024 г., с. 56-57 (год публикации - 2024)

49. Соборнова В.В., Муллоярова В.В., Белов К.В., Дышин А.А., Толстой П.М., Киселев М.Г., Ходов И.А. Structural and sorption characteristics of an aerogel composite material loaded with flufenamic acid: insights from MAS NMR and high-pressure NOESY studies Physical Chemistry Chemical Physics, Volume 26, pp. 27301-27313 (год публикации - 2024)
10.1039/d4cp03217a

50. Каликин Н.Н., Будков Ю.А. Self-consistent field theory of polyelectrolyte solutions in charged nanopores XXIV International Conference on Chemical Thermodynamics in Russia, July 1-5, 2024 Ivanovo, Russia. BOOK OF ABSTRACTS – 376 с., XXIV International Conference on Chemical Thermodynamics in Russia, Ivanovo, July 1-5, 2024, p. 289 (год публикации - 2024)

51. Белов К.В., Дышин А.А., Ходов И.А. Conformational analysis of arbidol in supercritical carbon Dioxide: Insights into ’opened’ and ’closed’ conformer groups Journal of Molecular Liquids, Volume 397, 1 March 2024, 124074 (год публикации - 2024)
10.1016/j.molliq.2024.124074

52. Опарин Р.Д., Ивлев Д.В., Киселев М.Г. Computer simulation of aerogel impregnation with mefenamic acid in a supercritical CO2 environment XXIV International Conference on Chemical Thermodynamics in Russia, July 1-5, 2024 Ivanovo, Russia. BOOK OF ABSTRACTS – 376 с., XXIV International Conference on Chemical Thermodynamics in Russia, Ivanovo, July 1-5, 2024, p. 225 (год публикации - 2024)

53. Эвентова В.А. Конформационный скрининг арбидола в различных растворителях при помощи 2D NOESY Тезисы докладов Всероссийской школы-конференции молодых ученых «ДНИ НАУКИ В ИГХТУ», 22-26 апреля 2024 года. - Иваново, Ивановский государственный химико–технологический университет. – 776 с., Всероссийская школа-конференция молодых ученых «ДНИ НАУКИ В ИГХТУ», г. Иваново, 22-26 апреля 2024 г., С. 241 (год публикации - 2024)

54. Белов К.В., Дышин А.А., Крестьянинов М.А., Киселев М.Г., Ходов И.А. Конформационные равновесия фенаматов в сверхкритических флюидах на границе раздела фаз флюид-кристалл: исследование методом NOESY Сверхкритические флюидные технологии в решении экологических проблем: Материалы докладов XV Всероссийской школы-конференции молодых учёных (01-03 июля 2024 года) – Иваново, 2024. – 112 с., XV Всероссийская школа-конференция молодых учёных имени В.В. Лунина «Сверхкритические флюидные технологии в решении экологических проблем», г. Иваново, 1-3 июля 2024 г., с. 41-42 (год публикации - 2024)

55. Белов К.В., Крестьянинов М.А., Дышин А.А., Ходов И.А. The inflence of lidocaine conformers on micronized particle size: Quantum chemical and NMR insights Journal of Molecular Liquids, Volume 396, 15 February 2024, 124120 (год публикации - 2024)
10.1016/j.molliq.2024.124120

56. Опарин Р.Д., Киселев М.Г. A near-infrared spectroscopic study of the conformational equilibria of lidocaine molecules in a highly concentrated lidocaine solution in supercritical CO2 Journal of Molecular Liquids, Volume 396, 15 February 2024, 123916 (год публикации - 2024)
10.1016/j.molliq.2023.123916

57. Белов К.В., Соборнова В.В., Брель В.К., Ходов И.А. Определение конформационного состояния молекул производных куркумина с использованием спектроскопии ядерного эффекта Оверхаузера ХХVII Всероссийская конференция молодых учёных-химиков (с международным участием): тезисы докладов (Нижний Новгород, 16–18 апреля 2024 г.). Нижний Новгород: Изд-во ННГУ им. Н.И. Лобачевского, 2024. – 741 с., ХХVII Всероссийская конференция молодых учёных-химиков (с международным участием), г. Нижний Новгород, 16-18 апреля 2024 г., С. 500 (год публикации - 2024)

58. Опарин Р.Д. Near-infrared spectroscopy as an effective technique to study conformational equilibria of lidocaine molecules in a highly concentrated lidocaine solution in supercritical CO2 XXIV International Conference on Chemical Thermodynamics in Russia, July 1-5, 2024 Ivanovo, Russia. BOOK OF ABSTRACTS – 376 с., XXIV International Conference on Chemical Thermodynamics in Russia, Ivanovo, July 1-5, 2024, p. 86 (год публикации - 2024)

59. Соборнова В.В., Белов К.В., Ходов И.А. Спектроскопия ЯМР в установлении кинетических характеристик процессов создания композитных материалов ХХVII Всероссийская конференция молодых учёных-химиков (с международным участием): тезисы докладов (Нижний Новгород, 16–18 апреля 2024 г.). Нижний Новгород: Изд-во ННГУ им. Н.И. Лобачевского, 2024. – 741 с., ХХVII Всероссийская конференция молодых учёных-химиков (с международным участием), г. Нижний Новгород, 16-18 апреля 2024 г., С. 571 (год публикации - 2024)

Публикации

Аннотация результатов, полученных в 2024 году
В рамках выполнения третьего года проекта были изучены физико-химические свойства аэрогеля нанокристаллической целлюлозы, импрегнированного некоторыми фенаматами, а именно мефенамовой(МФК) и флуфенамовой(ФФК) кислотами. Удельную поверхность аэрогеля рассчитали по адсорбционной изотерме методом БЭТ. Распределение пор по размерам и объем пор были определены методом BJH. Анализ изотерм адсорбции показал, что для НКЦ-аэрогелей, полученных сверхкритической сушкой, удельная поверхность составила 231 м2/г; объём пор – 0.45 см3/г; средний радиус пор – 1,70 нм. На сканирующем электронном микроскопе Thermo Fisher Scientific Quattro S были получены микрофотографии образцов исходного и импрегнированного феноматами аэрогеля. Наблюдается трехмерная матрица, состоящая их тонких переплетенных волокон, которые в свою очередь состоят из микро/наноразмерных фибрилл гидролизованной целлюлозы. На допированных образцах наблюдается равномерное присутствие допирующего агента в трехмерной сетке целлюлозных волокон. Особенности пространственной структуры молекул МФК, как и других представителей ряда фенаматов, обычно рассматриваются с точки зрения двух типов конформационной подвижности: вращения циклических фрагментов с изменением значения двугранного угла C2-N(H)-C3-C7 и вращения карбоксильной группы за счет изменения угла O=C1-C13-C2. Полученный спектр NOESY демонстрирует наличие трех пар кросс-пиков, соответствующих взаимодействиями между атомами водорода в структуре молекул МФК. На основе данных спектра NOESY были рассчитаны скорости кросс-релаксации для указанных пар протонов. Доли конформеров были определены в рамках модели двухпозиционного обмена. Исследование структурных характеристик для МФК проводилось в области температур 90—220°С вдоль изохоры, соответствующей плотности диоксида углерода равной 1.1 ее критического значения. При данных параметрах состояния не происходит конформационных переходов молекул МФК. Было показано, что распределение конформеров молекул МФК, находящиеся в аэрогеле определяется доминированием конформации имеющей минимальную энергию (Conf1). В случае ФФК выбор температуры был основан на результатах предварительного эксперимента по исследованию конформационных равновесий молекул ФФК в ее насыщенном растворе в scCO2 в условиях изохорного нагрева в интервале температур 50—180°С вдоль той же изохоры методом ИК спектроскопии. Данный эксперимент показал, что при температуре 80°С молекулы ФФК в ее насыщенном растворе также существуют в наиболее стабильной конформации. Сформулированные выводы были подтверждены результатами компьютерного моделирования, в рамках которого были рассчитаны свободные энергии конформеров МФК и ФФК в аэрогеле. Для анализа количественных изменений распределения конформеров были рассчитаны вероятности образования конформеров в зависимости от температуры. Интегрально, с учетом вариации всех дигедральных углов наблюдается увеличение популяций конформера, имеющего минимальное значение энергии. Расчет радиальных функций распределения показал, что молекулы мефенамовой кислоты находятся в аэрогеле в индивидуальной форме. Была рассчитана площадь поверхности аэрогеля доступная для контакта с растворителем (SASA) в зависимости от температуры. Было обнаружено, что эта функция имеет экстремальное поведение с минимумом при температуре 433K и давлении 337 bar. Была, также, рассчитана фрактальная размерность , которая во всем изученном температурном интервале остается равной 2.6 +/- 0.05, что означает формирование высокоразвитой поверхности. Кроме этого, было показано, что молекулы фенаматов образуют водородные связи с аэрогелем с существенно более высокой вероятностью чем между собой. Получены характеристики сорбции ФФК в сравнении с МФК. Установлено, что при адсорбции ФФК происходит уменьшение свободного объема пор НКЦ, что, в свою очередь, является препятствием для протекания процесса. С использованием того же метода, основанного на спектроскопии 13С ЯМР, выполнена оценка характеристик сорбции СО2 при сверхкритических параметрах состояния (50°С и 26 МПа) «чистого» аэрогеля на основе НКЦ. Анализ полученных спектральных данных позволил установить, что в отличие от насыщенного раствора МФК в scCO2 для импрегнированного аэрогеля, наблюдается появление полос не связанных с конформационными переходами молекул мефенамовой кислоты. Подобные спектральные изменения были интерпретированы как следствие протекания химической реакции между МФК и scCO2. Было показано, что наиболее вероятным путем протекания реакции между молекулами МФК и scCO2 в присутствии НКЦ аэрогеля является взаимодействие диоксида углерода и амидного фрагмента молекулы МФК. В рамках МД моделирования было показано, что взаимодействие молекул МФК со стенками пор аэрогеля НКЦ, с одной стороны, заметно изменяет конформацию молекул МФК, а, с другой стороны, блокирует возможность атаки молекулы диоксида углерода на карбоксильный фрагмент. Это приводит к увеличению вероятности атаки молекулы диоксида углерода на амидный фрагмент молекулы МФК и образованию соответствующего продукта. Также было установлено, что получаемый продукт является нестабильным, и при понижении температуры и сбросе давления в экспериментальной ячейке происходит обратный отрыв молекулы диоксида углерода и образование кристаллической фазы МФК. Однако при анализе НКЦ аэрогеля, допированного МФК после проведения ИК эксперимента в высокотемпературной ячейке показал, что его структура заметно отличается от структуры исходного НКЦ аэрогеля допированного МФК. В частности наблюдается его заметная фрагментация на более мелкие фрагменты. Кроме того, на основании данных анализа образцов извлеченного из ячейки НКЦ аэрогеля методом спектроскопии НПВО показал, что на его поверхности присутствуют два компонента — молекулы МФК и молекулы продукта реакции, протекающей по амидному фрагменту, причем доминирующим является первый компонент. Напротив, ИК анализ смыва, полученного при взаимодействии извлеченного из ячейки НКЦ аэрогеля и тетрагидрофурана, показал, что в порах аэрогеля присутствуют те же компоненты, но доминирующим является продукт реакции. Таким образом, можно заключить, что в состоянии ограниченной геометрии микропор аэрогеля происходит стабилизация данного продукта.

Публикации