CC BY
12УДК 541:537
В.Н. Наумов1, С.А. Симанова2, В.И. Зарембо3, М.Л. Петров4, А.А. Слободов5
ХИМИЧЕСКОЕ ОТДЕЛЕНИЕ НАКАНУНЕ 180-ЛЕТИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ИНСТИТУТА
Химическое отделение было создано в 1990 г. В его состав вошли кафедры общей и неорганической химии, органической химии, физической химии, аналитической химии, коллоидной химии. На этих кафедрах осуществляется современное системное изучение химии в рамках дисциплин общехимического цикла в полном соответствии с требованиями Государственных Образовательных Стандартов. Студенты получают фундаментальное химическое образование, которое позволяет успешно изучать специальные химико-технологические дисциплины.
На кафедрах Химического отделения ежегодно обучаются около 2500 студентов. Объединение в одном структурном подразделении института общехимических кафедр облегчило задачу подбора и привлечения к преподавательской работе наиболее квалифицированных специалистов и способствовало повышению качества организации учебного процесса. Силами кафедр химического отделения была разработана Единая программа общехимической подготовки студентов и на этой основе достигнуто лучшее согласование последовательности изучения химических дисциплин от простого к сложному. С учётом содержания Единой программы были созданы новые учебные программы для подготовки бакалавров, магистров и дипломированных специалистов. Созданы новые учебные дисциплины для магистров: «Методы термодинамического моделирования химических и фазовых превращений», «Теория управления химическими реакциями» и др. Разработан учебный курс для студентов нехимических специальностей «Основы инженерной химии», факультативный спецкурс «Концепции и методы современной физической химии».
Первым директором Химического отделения был известный учёный и выдающийся педагог, заслуженный деятель науки РФ, академик РАЕН, доктор химических наук, профессор Ю.Н. Кукушкин. Он много сделал для организации и становления нового структурного подразделения института. В 1996 г. его преемником стал заслуженный деятель науки РФ, академик РАЕН, доктор химических наук, профессор В.Н. Наумов, который является директором Химического отделения и в настоящее время.
Руководят кафедрами видные учёные и педагоги: заслуженный работник высшей школы РФ, академик РАЕН, профессор С.А. Симанова - заведующая кафедрой общей и неорганической химии, профессор М.Л. Петров - заведующий кафедрой органической химии, профессор В.И. Зарембо - заведующий кафедрой аналитической химии, профессор А.А. Сло-бодов - заведующий кафедрой физической химии, профессор В.Н. Наумов - заведующий кафедрой коллоидной химии.
Химическое отделение имеет большие творческие возможности. В настоящее время на кафедрах отделения трудятся 16 профессоров, докторов наук, 56 доцентов и старших преподавателей, кандидатов наук. Научные труды многих сотрудников отделения получили широкое признание в нашей
Обеспечить на высоком уровне фундаментальную общехимическую подготовку студентов - главная задача кафедр Химического отделения. Эта задача не может быть успешно решена без проведения согласованной в рамках единой учебной программы систематической учебно-методической работы и активной научно-исследовательской деятельности профессорско-преподавательского состава кафедр. Достигнутые к 180-летию Технологического института, важнейшие результаты научно-исследовательской и учебной работы кафедр, объединённых в составе Химического отделения, отражены в данной публикации.
стране и за рубежом. Сотрудники кафедр издают десятки учебников, учебных пособий, монографий, публикуют статьи в ведущих научных журналах, выступают на Международных и Всероссийских конференциях. Преподаватели Химического отделения руководят научной работой студентов, многие из которых успешно участвуют в конкурсах и олимпиадах различного уровня и занимают призовые места. Осуществляется подготовка кандидатов и докторов наук. Ведётся исследовательская работа по нескольким научным направлениям, которые являются традиционными для каждой кафедры отделения. Появились и получили развитие новые научные направления. На всех кафедрах Химического отделения ведётся активная учебная и научная работа.
Кафедра общей и неорганической химии
Одна из старейших кафедр СПбГТИ(ТУ), созданная на основе лаборатории общей химии и называвшаяся многие годы кафедрой общей химии, начала функционировать фактически с момента образования института. Ее организатором и первым заведующим до 1838 г. был горный инженер П.И. Евреинов. В 40-е годы Х1Х столетия в учебные планы кафедры входило преподавание не только общей и неорганической химии, но и аналитической и органической химии, дисциплин которые позже стали преподавать на специальных кафедрах. Поэтому заведующими кафедрой были и органики и неорганики. Среди них были выдающиеся химики - ученые с мировым именем.
Новая эра в истории института и кафедры общей химии началась с декабря 1863 г., когда заведовать кафедрой стал Д.И. Менделеев. За 3 года заведования кафедрой (1863-1866 г.г.) он провел огромную организационную и научно-методическую работу: обновил лабораторное оборудование, преобразовал работу лабораторных практикумов. При Д.И. Менделееве химические лаборатории в Технологическом институте стали лучшими в России. В 1866 г. он перешел в университет, но до 1872 г. читал в Технологическом институте органическую химию и не прерывал контактов с институтом вплоть до своей кончины.
С 1866 по 1896 г.г. кафедрой общей химии заведовал известнейший ученый в области органической химии Ф.Ф. Бей-льштейн, с 1896 по 1899 г.г. -М.Д. Львов, а с 1899 по 1936 г.г. - А.А. Яковкин. А.А. Яковкин сыграл выдающуюся роль в совершенствовании преподавания химии на кафедре и химической технологии в институте. При нем произошло полное разделение химического и механического отделений, а из кафедры общей химии выделились в 1899 г. кафедра органической химии, в 1907 г. - кафедра физической химии, в 30-тые годы ХХ столетия - кафедры аналитической и коллоидной химии. В 1925 г. А.А. Яковкин избран член-корр. АН СССР, в 1930 г. им опубликован учебник по общей химии.
С 1937 по 1966 г.г. кафедру общей и неорганической химии возглавлял выдающийся ученый в области координационной химии А.А. Гринберг (с 1943 г. - член-корр. АН СССР,
1 Наумов Владимир Николаевич, проф., д.х.н., зав. каф. коллоидной химии, директор Химического отделения, тел.: (812)494-92-43.
2 Симанова Светлана Александровна, проф., д.х.н., зав. каф. неорганической химии, тел.: (812)316-64-41.
3 Зарембо Виктор Иосифович, проф., д.х.н., зав. каф. аналитической химии, тел.: (812)316-29-91.
4 Петров Михаил Львович, проф., д.х.н., зав. каф. органической химии, e-mail: mpetrov@lti-gti.ru
5 Слободов Александр Арсеньевич, проф., д.х.н., зав. каф. физической химии, e-mail:aslob@ton.net.ru Дата поступления 30 апреля 2008 г.
а с 1958 г. действительный член АН СССР). А.А. Гринберг был учеником всемирно известного ученого, создателя российской школы координационной химии Л.А. Чугаева. Л.А. Чугаев - преемник Д.И. Менделеева и Д.П. Коновалова на кафедре неорганической химии в Петербургском университете, по совместительству с 1909 по 1922 г.г. читал курс органической химии в Технологическом институте.
Основным научным направлением кафедры после прихода А.А. Гринберга стали фундаментальные исследования координационных соединений, прежде всего металлов платиновой группы. Под руководством А.А. Гринберга получили развитие следующие разделы координационной химии:
стереохимия комплексных соединений, изучение взаимного влияния лигандов,
кинетика и механизмы реакций изотопного обмена вну-трисферных лигандов (работы проводились в ЛТИ и в РИАНе), изучение термодинамической устойчивости комплексных соединений,
кислотно-основные и окислительно-восстановительные равновесия,
биологическая активность координационных соединений. А.А. Гринберг создал свою всемирно известную школу по координационной химии. Под его руководством были защищены 30 кандидатских и 10 докторских диссертаций. Два его ученика (Д.И. Рябчиков и Б.В. Птицын) стали член-корр. АН СССР Основные достижения обобщены А.А. Гринбергом в его монографии «Введение в химию комплексных соединений» (1945 г.), которая выдержала 4 издания и переведена на многие иностранные языки.
Наибольший вклад в развитие научного наследия А.А. Гринберга был внесен его учеником Ю.Н. Кукушкиным. Ю.Н. Кукушкин, выпускник ЛТИ им, Ленсовета, д.х.н., профессор, академик РАЕН, возглавлял кафедру общей и неорганической химии с декабря 1966 г. по ноябрь 1998 г. С 1975 по 1981 г.г. он был деканом химического факультета, а с 1990 по 1996 г.г. - директором Химического отделения института. По инициативе Ю.Н. Кукушкина был существенно модернизирован учебный процесс. В дисциплины «Теоретические основы неорганической химии» и «Неорганическая химия» введены современные теории строения атома, молекул и вещества, элементы химической термодинамики, современные способы расчета ионных равновесий. Ю.Н. Кукушкиным, совместно с проф. П.Г. Антоновым, впервые в стране дисциплина «Качественный анализ» была перенесена на первый курс и адаптирована для углубленного изучения химии элементов.
Развивая научное наследие А.А. Гринберга, Ю.Н. Кукушкин создал собственную научную школу по координационной химии и химии платиновых металлов. Еще в 1957 г. Ю.Н. Кукушкин совместно с А.А. Гринбергом открыли явление цис-влияния ли-гандов в плоскоквадратных координационных соединениях. Им было сформулировано правило термической изомеризации плоскоквадратных соединений, выявлены закономерности термических превращений комплексных солей типа Магнуса и Вокелена и основные направления перегруппировки Андерсона. Большое внимание в своих работах с сотрудниками он уделял изучению проблемы реакционной способности координированных лигандов в комплексных соединениях. В настоящее время эти исследования вылились в изучение металлпромотируемых реакций, которые проводятся во многих лабораториях различных стран и связаны с проблемами гомогенного катализа и биологической активности комплексных соединений. Ю.Н. Кукушкин подготовил около 100 кандидатов и 5 докторов наук. Среди большого числа публикаций, из которых 18 монографий, наиболее важными являются монографии: «Химия координационных соединений» (1985 г.), «Реакционная способность координационных соединений» (1987 г.), «Теория и практика синтеза координационных соединений» (совместно с В.Ю. Кукушкиным, 1990 г.), «Synthetic Coordination Chemistry. Principles and Practice» (совместно с В.Ю. Кукушкиным и коллегами из США, 1996 г.).
С мая 1999 г. кафедрой неорганической химии заведует проф. С.А. Симанова. В настоящее время на кафедре работают: 4 доктора наук - проф. П.Г. Антонов, А.Н. Беляев, С.А. Симанова, В.Б. Украинцев, 14 к.х.н.- доцентов, 4 к.х.н. -ст. преподаватели, 1 - ассистент.
Преподаватели кафедры активно участвуют в учебно-методической и научно-исследовательской работе. За последние
10 лет с участием проф. С.А. Симановой и доц. В.И. Башмакова вышли два тома учебника (допущены к печати Минобрнауки РФ)[1,2]:, выпущены 2 издания учебника для вузов[3], выпущены 5-ое и 6-ое издания учебного пособия: [4], вышло из печати четвертое переработанное и дополненное (С.А. Симанова, Е.И. Маслов) издание учебного пособия З.А. Гольбрайха «Практикум по неорганической химии». М. (Высш. шк.), Альянс, 2008. 350 с. Опубликовано 9 внутривузовских учебных пособий по различным разделам дисциплин «Общая и неорганическая химия».
Основное научное направление, развиваемое на кафедре неорганической химии с 1998 по 2002 г.г. связано с разработкой научных основ направленного синтеза комплексных соединений переходных металлов и изучением их реакционной способности. Успешно проводились работы по синтезу и изучению реакционной способности биметаллических комплексов платиновых металлов (проф. П.Г. Антонов), по химии координированного к ионам металла азиридина и его производных (проф. В.Б. Украинцев), по синтезу, установлению состава и реакционной способности карбоксилатных комплексов платиновых металлов (проф. С.А. Симанова, доц. А.Н. Беляев) [5]. В результате проведенных исследований разработаны новые каталитические системы, новые способы получения органических веществ, разработана альтернативная экологически безопасная технология извлечения платиновых металлов из вторичного сырья. Продолжены исследования химических превращений платиновых металлов в процессах электрохимического растворения и сорбционного извлечения (проф. С.А. Симанова, доц. В.И. Башмаков, доц. Н.М. Бурмистрова).
В последующие годы (2002-2008) проведены работы по изучению воздействия сильных магнитных полей на химические процессы, катализируемые комплексами d-металлов, позволившие увеличить скорость реакции гидрирования этилена в 4-5 раз (проф. В.Б. Украинцев, доц. К.А. Хохряков, доц. В.В. По-техин, доц. Н.С. Панина). Показано, что каталитическая способность нанокластеров палладия, нанесенных на наноугле-родные материалы - фуллерены, углеродные нанотрубки и волокна, в реакциях гидрирования органических соединений увеличивается в 10 и более раз. Проводятся исследования по разработке систем, содержащих аквокомплексы палладия в реакциях каталитического окисления спиртов и олефинов (доц. В.В. Потехин). Продолжаются работы по созданию эффективных катализаторов гидросилилирования на основе хиральных металлокомплексов платиновых металлов (доц. В.Н. Спевак).
На основе термодинамического кластерно-континуального приближения изучаются межмолекулярные взаимодействия в жидких средах. Проведено моделирование структуры сольватных оболочек молекул, произведен расчет дисперсной компоненты энергии межмолекулярных взаимодействий на основе низкочастотной ИК и электронной спектроскопии (доц. В.Н. Демидов).
Проводятся систематические работы по квантовохимиче-ским расчетам электронной и геометрической структуры координационных соединений и их устойчивости в газовой фазе и в растворах (доц. Н.С. Панина).
С 2005 г. проводятся исследования, направленные на развитие фундаментальных основ формирования супрамо-лекулярных и надмолекулярных систем каталитического и ме-дикобиологического назначения на основе координационных соединений переходных металлов с карбоксилатными, редо-кс-активными фенантроцианиновыми и полимерными азот- и серусодержащими лигандами[6]. С 2006 г. эти работы выполняются в рамках проекта по заданию Рособразования по аналитической ведомственной целевой программе «Развитие научного потенциала высшей школы 2006-2008 г.г.»: «Фундаментальные закономерности формирования супрамолеку-лярных систем каталитического и медико-биологического назначения на основе координационных соединений платиновых металлов и других d-элементов» (проф. С.А. Симанова, проф. А.Н. Беляев, доц. Н.С. Панина, доц. В.Н. Демидов, к.х.н. А.В. Еремин, к.х.н. А.И. Фишер).
Исследования по созданию и использованию супрамоле-кулярных, наноразмерных систем на основе координационных соединений переходных металлов относятся к одному из наиболее приоритетных современных направлений неорганической химии. Такие соединения представляют интерес для решения ряда фундаментальных теоретических и прикладных задач: для получения синтетических моделей биологических систем, ле-
карственных препаратов, сенсоров, промышленно используемых катализаторов. Объектами исследования являются су-прамолекулярные полиядерные карбоксилатные комплексы кобальта, рутения, родия, платины, фенантроцианиновые комплексы платины, палладия, никеля и цинка, а также комплексы платины и иридия с полимерными серо- и азотсеросодер-жащими лигандами. В результате проведенных работ сформулированы фундаментальные закономерности формирования и стабилизации олигоядерных супрамолекулярных систем на основе карбоксилатных комплексов d-элементов. Установлено, что наиболее важными факторами являются образование обширной сети меж- и внутри-молекулярных водородных связей, электростатические взаимодействия, кинетическая заторможенность окислительно-восстановительных процессов, размер и структура карбоксилатных лигандов (стерический фактор). Самоорганизация структурных единиц фенантроциани-новых соединений палладия(11) приводит к образованию супрамолекулярных ансамблей с участием - -стэкинговых взаимодействий. Развита концепция взаимодействия комплексов платиновых металлов с функциональными группами сорбентов как полимерными лигандами.
Практическая значимость проводимых исследований связана с результатами предварительных исследований по выявлению способности оксокарбоксилатных комплексов переходных металлов выступать в качестве катализаторов в реакции окисления глутатиона [7]. Окисленный глутатион является широкоизвестным компонентом лекарственных препаратов. Показано, что введение ультрамалых количеств каталитических комплексов d-металлов в составе бинарных каталитических систем способно оказывать положительное влияние на уменьшение скорости роста клеток эпидермоид-ной карциномы человека линии А431 и клетки острой мие-лоидной лейкемии HL-6. Обнаружены противоопухолевые свойства фенантроцианиновых комплексов палладия. Внедрение новых сорбционных материалов для концентрирования дорогостоящих платиновых металлов позволит разработать эффективные технологические схемы их извлечения из первичного и вторичного сырья.
Научно-исследовательские работы, проводимые на кафедре неорганической химии в последние 10 лет, выполнялись при поддержке грантов РФФИ, в том числе МАС РФФИ (аспиранты, студенты), МНТП «Платиновые металлы, золото, серебро России», МНТП «Общая и техническая химия», МНТП «Научные направления высшей школы по приоритетным направлениям науки и техники», грантов Минобразования РФ «Фундаментальные исследования в области естественных наук», грантов фонда «Фундаментальные исследования в области химических технологий», гранта Санкт-Петербурга в сфере научной и научно- технической деятельности, гранта МНТЦ, проекта по заданию Рособразо-вания по аналитической ведомственной целевой программе «Развитие научного потенциала высшей школы» (2006-2008 г.г., РНП 2.1.1.1277) и хоздоговорных работ.
Научные публикации кафедры за последние 5 лет составляют: 48 статей, тезисы 70 докладов на Всероссийских и Международных конференциях и 6 патентов. Сотрудники кафедры являются соавторами коллективных монографий: «Аналитическая химия металлов платиновой группы». М.: УРСС. 2003 и 2005 г.г. (С.А. Симанова), «Химические технологии». М.:ППП «Типография наука». 2003 г. (С.А. Симанова, А.Н. Беляев), «Новый справочник химика и технолога. Химические равновесия и свойства растворов». НПО «Профессионал». СПб. 2004 г. (С.А. Симанова, А.В. Зинченко), «Новый справочник химика и технолога. Электродные процессы. Химическая кинетика и диффузия. Коллоидная химия». НПО «Профессионал». СПб. 2004 г. (С.А. Симанова, К.А. Хохряков).
Доц. Е.С. Постникова в течение многих лет была ответственным секретарем Журнала прикладной химии.
Зав.кафедрой, проф. С.А.Симанова в течение последних 10 лет являлась членом оргкомитетов международных Черня-евских совещаний по химии, анализу и технологии платиновых металлов, международных Чугаевских конференций по координационной химии и др., В 2006 г. награждена Памятной медалью акад. И.И. Черняева за выдающийся вклад в развитие химии платиновых металлов.
С 1999 г. защищены 1 докторская диссертация (А.Н. Беляев, 2005 г.) и 17 кандидатских диссертаций. К выполнению научно-исследовательских работ постоянно привлекаются сту-
денты различных факультетов, которые работают под руководством проф. А.Н. Беляева, доц. В.Н. Демидова, ст. преп. А.В. Еремина, ст. преп. А.И. Фишера. Только за последние 3 года количество студентов, участвующих в НИРС, составило 19 человек. С участием студентов выходят научные публикации -статьи и тезисы докладов. Доклады студентов-участников проекта по заданию Рособразования по аналитической ведомственной целевой программе «Развитие научного потенциала высшей школы» (2006-2008 г.г., РНП 2.1.1.1277), сделанные на XVII Российской молодежной научной конференции «Проблемы теоретической и экспериментальной химии», Екатеринбург, 2007 г. отмечены Дипломом (студ. Ю.В. Устинов) и Почетной грамотой (студ. Э.А. Тихомирова).
На кафедре неорганической химии ежегодно проводятся Чтения памяти акад. А.А. Гринберга и проф. Ю.Н. Кукушкина. На Чтениях выступают с докладами ведущие химики России, а сами Чтения являются мероприятием, привлекающим большое внимание не только преподавателей, сотрудников и аспирантов СПбГТИ, но и научной химической общественности Санкт-Петербурга и других городов России.
Кафедра неорганической химии СПбГТИ(ТУ) является победителем открытого конкурсного отбора 2006 г. в области координационной химии и включена в реестр научных и научно-педагогических школ г.Санкт-Петербурга.
Кафедра органической химии
По учебному плану уже с 1834 г. в Технологическом институте наряду с изучением неорганической химии начали изучать аналитическую и органическую химию. Кафедра органической химии возникла как составная часть новой химической лаборатории в конце 19 в., в связи с принятием нового учебного плана института. С 1863 г. читал студентам курс органической химии и руководил химической лабораторией создатель периодического закона Д.И. Менделеев, а с 1866 г. - Ф.Ф. Бейльштейн, автор справочника по органической химии, издание которого в настоящее время продолжает институт имени Бейльштейна в ФРГ. С 1896 по 1899 г.г. читали лекции по органической химии известные химики М.Д. Львов, А.А. Яковкин. С 1909 по 1922 г.г. на кафедре читал лекции выдающийся специалист в области органической химии и в области комплексных соединений Л.А. Чугаев. С 1923 г. - академик А.Е. Фаворский и представители его научной школы Ю.С. Залькинд, Э.Д. Венус-Данилова, а с 1951 г. - член-корреспондент АН СССР и РАН А.А. Петров и его ученики.
А.А. Петров создал первую в стране лабораторию физических методов исследования в органической химии. За многие годы работы А.А. Петровым с сотр. были выявлены общие закономерности спектральных характеристик сложных эле-ментоорганических соединений. Проф. кафедры Б.И. Иониным и проф. Б.А. Ершовым (СПбГУ) выпущено 3 издания книги «ЯМР-спектроскопия в органической химии» (1967, 1983 г.г.), в том числе одно в США на английском языке (1970 г.).
Под руководством проф. М.Д. Стадничука разработаны методы синтеза непредельных кремний- и германийпроизводных, изучена возможность их применения в качестве мономеров и сополимеров в различных процессах полимеризации. На основе непредельных оловоорганических соединений (группа проф. B.C. Завгороднего) синтезированы разнообразные производные ацетилена, винилацетилена и диацетилена.
Сформировано отдельное научное направление химии непредельных фосфорорганических соединений (руководитель проф. Б.И. Ионин). В частности, открыт новый метод синтеза фосфорилированных амидинов и малонатов, заключающийся в присоединении первичных и вторичных аминов к ацети-ленфосфонатам. Взаимодействие аминоэтинфосфонатов с первичными ароматическими аминами проходит с количественным образованием несимметричных фосфорилированных ацетамидинов [8].
_^ (RO);j>CH—c<NR' Аг
На основе изучения реакций ацетилендифосфонатов и хло-рацетиленфосфонатов с производными малоновой кислоты, -дикарбонильными соединениями выявлены общие закономерности взаимодействия фосфонатов, содержащих активированную тройную связь и подвижный ацетиленовый атом галогена, с карбанионными нуклеофилами[ 9].
I- i ""Hl -,
ifi о;.. р.:=ii or ;■ с ;■; f<cooR
2. Реакция внутримолекулярного нуклеофильного ароматического замещения галогена ентиолатом - новый способ получения 2-амино замещенных бензотиофенов.
foc г- |
к4 H+I^j2p f
,.....--0R ......- WH Pinfii J
о
Проф. О.Ф. Гинзбургом с сотр. создан известный лекарственный препарат «дибазол». Проф. О.Ф. Гинзбургом и проф. Е.Н. Глибиным на кафедре была создана лаборатория по синтезу потенциальных лекарственных препаратов на основе синтетических и природных гетероциклов, в том числе краун производных гетероциклов ряда актиномицина и ксантона [10]. Систематическое исследование противоопухолевых свойств производных актиноцина, проводимое под руководством проф. Е.Н. Глибина (до 2005 г.), показало перспективность создания новых противоопухолевых веществ на основе введения в структуру гетероцикла, способного к комплексообразованию с ДНК, краун-фрагмента. Данная работа поддержана грантом ШТАБ 97-31753 и грантами РФФИ 99-03-33044 и 05-03-32028-а и выполнялась совместно с институтом физики Санкт-Петербургского гос. университета и ОНЦ им. Н.Н. Бло-хина РАМН.
Проф. М.Л. Петровым с сотр. разработаны новые методы получения азот-, сера-, селен- и теллурсодержащих гетероциклов, с целью получения лекарственных и пестицидных препаратов нового поколения.
Проф. М.Л. Петровым с сотр. были предложены новые направления применения ацетиленовых тиолатов и их аналогов в органическом синтезе. На основе превращений 2-(1-адамантил)этинтиолата калия, генерированного действием оснований на 4-(1-адамантил)-1,2,3-тиадиазол, разработаны эффективные способы получения производных адамантана [11].
На основе превращений орто замещенных 2-арилэтин-тиолатов были разработаны 2 новых типа синтеза конденсированных гетероциклов:
1. Реакция внутримолекулярного циклоприсоединения орто протонсодержащей функциональной группы к этинтио-латам - продуктам распада под действием основания 1,2,3-тиа- и селенадиазолов - эффективный способ получения 2-халькоген замещенных бензофуранов и индолов. [12]
CCVO>
<> Nif
х = да
Данные исследования выполнены при поддержке РФФИ (гранты № 00-03-32740 и 08-03-00383-а).
В результате исследований разработаны новые пути синтеза циклических полифункциональных органических соединений фосфора, серы, азота и др. Созданы научные основы конструирования функциональных гетероциклических соединений, разработаны методы синтеза новых видов карбо- и гетероциклических соединений. Полученные результаты использованы для выявления фундаментальных закономерностей реакций циклооб-разования с участием высоконепредельных и элементооргани-ческих соединений, формирования супрамолекулярных образований и создания новых противоопухолевых препаратов. Полученные соединения могут представлять интерес как биологически активные вещества, исходные соединения для синтеза макроци-клических систем, а также как полифункциональные синтоны в органическом синтезе. Полученные результаты будут использованы в тонком органическом синтезе и малотоннажной химии.
В преподавании органической химии для студентов широко используются результаты научно-исследовательской работы, проводимой на кафедре. Курсовые работы по органической химии выполняются по тематике НИР кафедры. Созданные 2 компьютерных класса, активно используются студентами и для квантово-химических расчетов. Создана лаборатория спектроскопии ядерного магнитного резонанса высокого разрешения с современными приборами высокого разрешения фирмы Брукер, которая активно используется для выполнения НИР и курсовых работ студентов.
На кафедре был переработан и издан в 2002 г. основной учебник (авторы А.А. Петров, Х.В. Бальян, А.Т. Трощенко) для химико-технологических вузов по органической химии, который выдержал ранее 5 изданий, издан «Сборник задач и упражнений по органической химии», «Лабораторные работы по органической химии» и «Практикум по органической химии».
Преподаватели кафедры М.Л. Петров и Д.А. де Векки участвовали в выпуске справочника «Новый справочник химика и технолога. Основные свойства неорганических, органических и элементоорганических соединений» (СПб, 2002).
В 1965 г. А.А. Петров стал организатором и главным редактором журнала «Органическая химия». В редколлегию журнала «Общей химии» входят проф. М.Д. Стадничук (зам. главного редактора) и проф. Б.И. Ионин (ответственный секретарь).
Коллектив кафедры провел ряд международных симпозиумов «Петербургские встречи» (1998, 2000, 2002 г.г.), 13 международную конференцию по химии соединений фосфора (2002 г.) и международную конференцию по органической химии «Органическая химия от Бутлерова и Бельштейна до современности» (2006 г.).
Высокий педагогический и научный потенциал кафедры сохраняется благодаря притоку новых кадров через аспирантуру кафедры. С 1998 г. по настоящее время кафедра выпустила 1 доктора наук и 15 кандидатов наук, многие из которых успешно работают на кафедре, в институте, в Российской Федерации и других странах.
Кафедра физической химии
Старейшая в Санкт-Петербурге кафедра физико-химического профиля была создана в Санкт-Петербургском технологическом институте профессором В.Я. Курбатовым в 19071909 годах. Он возглавлял ее вплоть до 1957 г. В эти годы на кафедре работали профессора К.П. Мищенко, В.П. Машовец, А.А. Равдель На кафедре был разработан лекционный курс и создан студенческий лабораторный практикум "Физическая химия". Под руководством В.Я. Курбатова было основано научное направление "Физическая химия электролитов", которое сохранилось на кафедре до сих пор.
С 1957 по 1972 г.г. кафедрой физической химии заведовал профессор В.П. Машовец - видный электрохимик, автор
ряда монографий по электрохимии алюминия. В эти годы на кафедре были начаты работы по электрохимической кинетике, часть которых нашла свое отражение в практикуме "Физическая химия", а также пионерские для своего времени работы по исследованию влияния высоких температур и давлений на физико-химические свойства растворов электролитов в широкой области концентраций - от бесконечно разбавленных до насыщенных, вплоть до расплавов.
Профессор К.П. Мищенко и его ученики получили важные результаты, исследуя бинарные и тройные системы, среди которых можно выделить промышленно важные алюминатные растворы. Расширилась и качественно изменилась аспирантура на кафедре, многие из окончивших ее в тот период работают на кафедре и в настоящее время - в том числе про-фессоры Л.В. Пучков, А.А. Пронкин, Б.Н. Афанасьев.
С 1973 по 1982 г.г. кафедрой руководил проф. К.К. Ев-стропьев - известный специалист в области стеклообразного состояния электролитов, автор монографии о диффузионных процессах в стекле и автор открытия №222 (заявка 1978 г.), неоднократный участник и медалист ВДНХ СССР. В эти годы на кафедре работали известные учёные: В.Е. Миронов, И.Н. Максимова, В.В. Синев, И.А. Дибров, М.К. Федоров.
Кафедрой заведовал с 1982 по 1998 г.г. проф. Л.В. Пучков - крупный специалист в области теории растворов; ученик В.П. Машовца и продолжатель его работ по исследованию влияния высоких температур и давлений на физико-химические свойства растворов электролитов. В эти годы на кафедре дальнейшее развитие получила докторантура, успешно завершили свои докторские диссертации проф. В.И. Зарембо и Н.А. Ча-рыков.
С 1998 по 2003 г.г. кафедру возглавлял профессор Н.А. Ча-рыков - специалист в области термодинамического моделирования, термодинамики гетерогенных систем и теории растворов, ученик Л.В. Пучкова. За эти годы на кафедре появились молодые доктора химических наук А.А. Слободов, А.В. Румянцев, В.В. Зуев.
С 2004 г. по настоящее время кафедру возглавляет проф. А.А. Слободов - известный специалист в области термодинамики растворов и гетерогенных систем, методов термодинамического моделирования и расчета фазово-химических превращений в многокомпонентных гомо- и гетерогенных системах различной природы.
В настоящее время через аспирантуру и соискательство на кафедре ведется активная подготовка кандидатов и докторов наук. Защитил докторскую диссертацию В.Н. Нараев. Ряд аспирантов кафедры выиграли научные гранты, получили премии и награды на Международных и Всероссийских научных конференциях. Наиболее одаренные студенты готовятся и привлекаются кафедрой к участию в общеинститутских и Всероссийских Олимпиадах по физической химии.
В последние годы ведется целенаправленная работа по привлечению на кафедру молодых перспективных кадров как для преподавательской, так и для научно-исследовательской деятельности. Впервые после многолетнего перерыва на кафедре появились и активно работают молодые преподаватели и штатные научные сотрудники (недавно защитившиеся и сегодняшние аспиранты кафедры).
Возобновлено проведение общеинститутской студенческой Олимпиады по физической химии, а подготовленная кафедрой физической химии студенческая команда Технологического института с 2005 г. успешно выступает на ежегодных Всероссийской студенческих Олимпиадах по физической химии, завоевывая как командные, так и личные призовые места.
На протяжении ряда последних лет кафедра физической химии активно взаимодействует в научном плане с рядом выпускающих кафедр химико-технологического профиля с целью обеспечения физико-химического фундамента в прикладных исследованиях. В этом плане активно ведутся исследования в области термодинамического моделирования и расчета химико-технологических систем и процессов, разработки современных технологий, исследования и целенаправленного управления свойствами новых материалов. Читаются факультативные спецкурсы для студентов и аспирантов различных специальностей.
В настоящее время в штате кафедры физической химии трудятся 23 преподавателя: - проф., доктора хим. наук: Б.Н. Афа-
насьев, А.А. Пронкин, Л.В. Пучков, А.А. Слободов, доктор физмат. наук Ю.К. Старцев;
- доценты, канд. хим. наук: Ю.П. Акулова, О.С. Алехин, Г.И. Евстропьева, М.Ю. Зубкова, С.Г. Изотова, А.А. Ильин, В.В. Клепиков, М.Ю. Матузенко, А.М. Пономарева, Е.Н. Смирнова, И.А. Черепкова, О.В. Проскурина;
- старшие преп., канд. хим. наук: М.А. Радин, В.С. Сибирцев.
Кафедра осуществляет подготовку по фундаментальным научным дисциплинам, являющимся основой подготовки бакалавров, магистров и дипломированных специалистов по каждой из специальностей химико-технологического направления СПбГТИ(ТУ):
1. Дисциплина «Физическая химия» - для студентов III курса всех химико-технологических специальностей.
2. Дисциплина «Химия» - для студентов I курса технических специальностей (3-ий и 8-ой факультеты).
3. Факультативные спецкурсы "Концепции и методы современной физической химии", "Термодинамическое моделирование и расчет фазовых и химических превращений" - для наиболее заинтересованных студентов, аспирантов и сотрудников института.
Преподавателями кафедры написан ряд учебников и учебных пособий для вузов страны, регулярно переиздающиеся как в России, так и за рубежом: "Практические работы по физический химии", "Краткий справочник физико-химических величин" и др.
Научно-исследовательская работа на кафедре в настоящее время ведётся по нескольким направлениям. Проф. Л.В. Пучков и проф. А.А. Слободов руководят исследованиями в области теории и термодинамики растворов, теории и методов термодинамического физико-химического исследования, моделирования и расчета свойств и поведения, многокомпонентных гомо- и гетерогенных систем (неорганических и водно-неорганических, в первую очередь) [13, 14].
Группой ведутся комплексные исследования по влиянию параметров состояния (температуры, давления, состава) на фазовые и химические превращения в сложных многокомпонентных системах различной природы и назначения: - Водно-неорганические (теплоносители АЭС, природные и промышленные воды и др.), - Химико-технологические (люминофор-ные, стеклообразные, огнеупорные, керамические материалы и др.).
Разработаны соответствующие термодинамические методы моделирования и расчета, банки и базы термодинамических свойств веществ, реализованные в программно-информационные комплексы на языках программирования высокого уровня (FORTRAN, Pascal и др.).
Только за последние 10 лет по этому направлению защищено 3 докторских и 16 кандидатских диссертаций, написаны монографии, выигран ряд научных грантов. Результаты работы регулярно публикуются в ведущих отечественных и зарубежных изданиях, докладываются на важнейших Международных и Всероссийских конференциях, симпозиумах, семинарах.
Проф. Б.Н.Афанасьев руководит исследованиями влияния поверхностно-активных веществ на скорость электрохимических реакций электровосстановления катионов. На основании собственных и литературных экспериментальных данных разработана теория действия ПАВ на кинетику электрохимических реакций, которая получила признание. Результаты этой работы были отмечены премиями и грамотами конкурсов, проводимых ВХО им. Д.И. Менделеева
В последние годы разработана теория, позволяющая выявить и оценить факторы, от которых зависит адсорбция поверхностно-активного вещества. К ним относятся энергия Гибб-са адсорбции (характеризующая связь адсорбированной молекулы с металлом) и коэффициенты активности органического вещества в поверхностном слое [15].
Разработанные теоретические подходы открывают новые возможности для определения ингибиторных свойств поверхностно-активных веществ и нахождения связи между адсорбцией мономеров и свойствами образующихся композиционных наноматериалов.
Созданию новых твердых электролитов (ТЭ) и химических источников тока (ХИТ), в которых носители тока обладают невысокой эквивалентной массой, посвящены работы, ведущиеся под руководством проф. А.А.Пронкина и д.ф.-м..н. Ю.К.Стар-
цева. Основное внимание обращается на изучение электрических свойств литиевых и натриевых систем [16].
Функциональной ролью ионногенных солей (LiI, U2SO4, LiCl и др.) является введение дополнительных потенциальных носителей заряда (катионов лития), а также улучшение технологичности и повышение ионной проводимости. Исследования механических и электрических свойств галогенсодержащих фосфатных стекол на кафедре охватывают широкий круг свойств и преследуют следующие цели:
- установление структурного состояния галоген-ионов (F, Cl, Br и I) в щелочных галогенсодержащих фосфатных стеклах;
- выявление влияния вида и количества введенного в состав щелочного оксидного фосфатного стекла галогена на степень полимеризации анионной матрицы;
- оценка влияния природы щелочного катиона на анионную составляющую структуры стекол систем Ме2О-Р2О5 и Ме(На1)-МеРО3, где Me = Li, Na, a Hal = F, Cl, Br и I;
- поиск стекол в системах Ме2О-Р2О5 и Me(Hal)-LiPO3, обладающих максимальной ионной проводимостью (как ка-тионной, так и анионной).
Примеси воды в стекле оказывают существенное влияние на многие его физико-химические свойства и электрическую проводимость в том числе. Ранее на кафедре было установлено, что остаточная вода улучшает электрическую проводимость, что послужило основанием о возможном участии в переносе электричества ионов, образующихся при её диссоциации.
Сотрудниками кафедры показано, что высокие концентрации примесной воды в фосфатных стеклах, по сравнению с силикатными и боратными, приводят к тому, что её влияние проявляется на свойствах этих стёкол особенно ярко.
Важнейшей целью комплексных физико-химическое исследований стекол является получение перспективных суперионных проводников для создания на их основе ХИТ. Дальнейшее развитие этих исследований намечено проводить в тесном контакте группы кафедры под руководством д.х.н. А.А. Прон-кина и д.ф.-м.н. Ю.К. Старцева с химическим факультетом СПбГУ
В работах к.х.н. В.С. Сибирцева с сотр. сформулированы основные положения единой обобщенной модели, связывающей изменения флуоресцентных свойств веществ с их химической структурой, характером взаимодействия с субстратом, свойствами среды измерения и др. Модель позволяет дать обоснованные рекомендации по конструированию новых эффективных ДНК-специфичных флуорофоров с требуемыми свойствами [17].
Разработан новый метод оценки как общего содержания нуклеиновых кислот, так и тонких изменений в структуре генома клетки.
В результате разработаны новые методы для решения следующих задач:
- быстрого выявления генотоксического воздействия на человеческий и другие организмы угнетающих факторов окружающей среды, продуктов питания, лекарственных и иных препаратов;
- экспрессной оценки микробной обсемененности различных жидких сред;
- оценки индивидуальной радиочувствительности человека и других живых организмов;
- диагностики и мониторинга, основанные на количественном и качественном анализе генетического материала клеток с помощью ДНК-специфичных флуорофоров.
Только за последние 10 лет по основным научным направлениям кафедры физической химии защищено 5 докторских и 24 кандидатских диссертации, получено 12 патентов на изобретения и авторских свидетельств. Сотрудники кафедры регулярно публикуются в ведущих отечественных и зарубежных изданиях, являются членами ряда академических научных Советов, постоянными участниками и членами оргкомитетов на важнейших Международных и Всероссийских конференциях, симпозиумах и семинарах, регулярно выигрывают научные гранты, имеют правительственные награды за крупные научные достижения, их биографии включены в международные сборники выдающихся личностей и др.
Преподавателями и сотрудниками кафедры написан также ряд справочных изданий, монографий, учебников и учебных пособий для ВУЗов страны, регулярно переиздающихся как в России, так и за рубежом: "Новый справочник химика и тех-
нолога", "Свойства электролитов", "Термодинамическое моделирование процессов эвапоритовой седиментации", "Практические работы по физический химии", "Краткий справочник физико-химических величин", "Номенклатура химических соединений", "Сборник задач по физической химии", "Задачи по химической термодинамике", "Флуоресцентные ДНК-зонды: введение в теорию и практику использования" и др.
Кафедра аналитической химии
Преподавание аналитической химии в Санкт-Петербургском технологическом институте началось в 1835 г. на базе Химической лаборатории. Преподавали ее такие выдающиеся ученые, как Д.И. Менделеев (1864-1866 г.г.) и Ф.Ф. Бей-льштейн (1891-1893 г.г.), который впервые в России создал лабораторию газового анализа. С 1972 г. аналитическую химию преподавали известные ученые: В.В. Бек, В.Ю. Рихтер, Э.А. Вроблевский, А.А. Курбатов, Л.Ю. Явейн, Д.Л. Гарднер, В.Р. Ти-зенгольд. Л.Ю. Явейн написал «Руководство по качественному и количественному анализу», которое переиздавалось 9 раз в России, а переводах было издано в Германии, Англии, Франции и Голландии.
Учебная работа на кафедре возобновилась осенью 1944 г. под руководством доцента А.Н. Агге, который заведовал кафедрой до 1949 г.. В 1949 г. заведующим кафедрой стал заслуженный деятель науки РФ, чл.-корр. РАН, проф. В.Б. Але-сковский, а с сентября 1965 г. по июль 1996 г. кафедрой заведовал проф. В.В. Бардин. В настоящее время кафедру возглавляет проф. В.И. Зарембо.
Основоположником современной научной и научно-педагогической школы кафедры аналитической химии является Валентин Борисович Алесковский, выпускник ЛТП им. Ленсовета 1937 г. - известный ученый физико-химик в области неорганических полимеров, их направленного синтеза, хромато-графических методов анализа. Он является автором 450 научных работ и 150 изобретений. Под его руководством подготовлено 20 докторов наук и свыше 50 кандидатов наук. В.Б. Алесковский много сделал для развития Технологического института, будучи ректором с 1966 по 1975 г.
Возглавив кафедру аналитической химии, В.Б. Алесковский развивал научное направление, связанное с изучением реакционной способности и возможностью использования различных сорбентов в аналитической химии для концентрирования и разделения, прежде всего ионов металлов.
В 1967 г. на базе научных достижений группы аспирантов, ныне профессоров С.И. Кольцова, И.П. Калинкина, А.П. Ду-шиной, в ЛТИ им. Ленсовета В.Б. Алесковский организовал и возглавил первую в СССР кафедру химии твердых веществ (ныне кафедра химической технологии материалов и изделий электронной техники).
В 1958 г. по инициативе В.Б. Алесковского на кафедре аналитической химии начато преподавание физико-химических методов анализа. Такая учебная лаборатория была одной из первых в стране. В 1964 г. под редакцией В.Б. Алесковского и К.Б. Яцимирского в издательстве «Химия» было издано учебное пособие «Физико-химические методы анализа. Практическое руководство», а в 1965 г. в том же издательстве вышло в свет первое издание книги М.И.Булатова и И.П. Калинкина «Практическое руководство по фотоколориметрическим и спектрофотометрическим методам анализа». Переработанные издания этих книг в 1968-1988 г.г. неоднократно переиздавались и используются и в настоящее время при обучении студентов во многих ВУЗах страны.
С 1965 по 1996 г.г. кафедрой аналитической химии заведовал проф., доктор химических наук Владимир Васильевич Бардин, выпускник ЛТП им. Ленсовета 1954 г. В.В. Бардин -крупный ученый в области электрохимических методов анализа, пионер и создатель научного направления «Потенциоме-трия микроколичеств ионов в потоке».
В 60-е годы им впервые предложен и теоретически обоснован новый потенциометрический метод определения малых концентраций веществ в проточной ячейке с помощью электродов II рода на фоне в сотни раз превышающей концентрации от собственной растворимости электрода. Эти исследования послужили основой для разработки совместно с А.Л. Быстрицким анализатора хлорид-ионов, за который на выставке достижений народного хозяйства (ВДНХ) в 1965 г. они были награждены бронзовой медалью. Научные разработки по соз-
данию электрохимических датчиков и действующих макетов приборов, выполненные под руководством В.В. Бардина и AA Быстрицкого, были внедрены в практику при эксплуатации энергетических установок на атомных и тепловых электростанциях страны. С этой целью было изготовлено несколько анализаторов-хлоридомеров для контроля хлоридов в пароводяном тракте атомных станций. Под руководством В.В. Бардина в области электрохимических методов анализа вели исследования 15 аспирантов 1960-1990 г.г. ^.Л. Быстрицкий, ЛA. Колмакова, В.Н. Толстоусов, О.Ф. Шартуков, ЭA. Файзуллин, Н. Шейко, Э.В. Богданов, Л.В. Барабанова и др.), которые завершили свои научные работы успешной защитой кандидатских диссертаций. Научным результатом этих исследований стало дальнейшее развитие потенциометрического метода Грана и разработка нового расчетно-графического метода потенциометрического определения малых концентраций веществ. Некоторые из разработанных методик легли в основу анализаторов качества воды.
С 1996 г. заведующим кафедрой аналитической химии является проф., д.х.н. В.И. Зарембо. С его приходом, кроме развития традиционных для кафедры направлений, развивается и новое и для физической и аналитической химии направление -резонансные проявления электромагнитно-акустического преобразования при фазовых и химических превращениях вещества. Под его руководством развиваются исследования в области селективной ионометрии (ст. преп., к.х.н. С.В. Харитонов, асп. Ю.М. Козырева), инверсионной импульсной воль-тамперометрии (доц. A.A. Колесников, доц. Б.Я. Зорин, ст. н.с., к.х.н. Демин, инж. В.Д. Aнтипов, инж. Н.П. Зверяк, м.н.с. Д.В. Зарембо). Успешно защищено большое число кандидатских диссертаций. Выпущено два доктора наук. В 2007 г. опубликована монография: Г.В. Василенко, В.И. Зарембо «Химия воды и пара в энергетических установках тепловых электростанций» [18].
Исследование геометрического и электронного строения органических и элементоорганических соединений, газовая электронография, колебательная спектроскопия, теория валентности и природа химической связи является областью научных интересов проф. кафедры Белякова A^. [19-21]. Он является автором более ста научных работ в ведущих отечественных и международных журналах. Совместно с сотрудниками МГУ им. Ломоносова и исследователями из университетов г. Тюбингена и г. Ульма (Германия) принимает участие в проектах получивших гранты РФФИ (№ 07-03-91557) и комитета по науке Германии(436 RUS 113/69/0-5). В 2003 г. им на базе Технологического института был организован и проведен 10-й Европейский симпозиум по газовой электронографии и строению молекул. Он разработал две рабочие программы для подготовки магистров: «Использование методов расчета электронного строения в химии» и «Кембриджская база структурных данных», внедрил в институте электронную базу данных Бейльштейна. В 2007 г. принимал участие в тестировании компьютерной программы ChemOffice компании CambridgeSoft. A^. Беляков создал и внедрил в практику научных исследований и подготовки аспирантов многопроцессорный сервер для параллельных квантово-химических расчетов на основе программы Gaussian, работа на котором осуществляется через Internet Explorer с любого компьютера подключенного к Интернету. A^. Беляков более тридцати лет активно сотрудничает с учеными из ведущих университетов Европы и США
Исследования полупроводниковых систем долгие годы возглавлялось крупным ученым в области физико-химических основ полупроводникового материаловедения, заслуженным работником высшей школы РФ, проф., д.х.н., И.П. Ка-линкиным. Совместно с проф., д.ф-м.н. СА Кукушкиным (научный руководитель) разрабатывается принципиально новая технология эпитаксиальных слоев карбида кремния (получен патент). Совместно со ст. пр., к.х.н. Т.Э. Маметнабиевым и доц. Г.Г. Няниковой разрабатываются сорбционные технологии извлечения тяжелых металлов сорбентами из вин и коньяков. Ведутся совместные научно-исследовательские работы с институтами Франции (Univers^ de Bourgogne, France) и Испании (University of Lleida, Spain). В издательстве НПО «Профессионал» формируется банк данных по аналитической химии. И.П. Калинкин является научным редактором и одним из авторов «Нового справочника химика и технолога» в 3-х частях, общим объемом 120 авторских листов, одним из ре-
дакторов и одним из авторов справочника «Металлы и сплавы. Анализ и исследование» в 3-х томах, вышедших в 20052007 г.г. [22].
Параллельно с исследованиями проф. И.П. Калинкина в последние годы на кафедре проводятся работы под руководством известного ученого, проф. А.П. Беляева и доц. В.П. Рубца с сотр., основным объектом которых являются неупорядоченные полупроводниковые системы и неравновесные условия их синтеза. В многообразии научных проблем, стоящих перед исследователями этих систем, научная группа, выбрала изучение механизмов фазовых превращений при конденсации паровой фазы в резко неравновесных и неоднородных условиях. Уже первые их исследования в этом направлении позволили впервые в мире синтезировать эпитаксиальные слои на подложках, охлажденных до температур, при которых, согласно классическим представлениям, эпитаксия не должна была иметь место. Выявлен новый механизм ориентированного роста - солитонная эпитаксия, обнаружен новый характер проводимости, стимулируемый осцилляциями температуры [23].
На кафедре активно ведется методическая работа. Доц., к.х.н. М.И. Булатовым, доц., к.х.н. Н.П. Муховиковой, ст. преп. Л.М. Аладжаловой, доц., к.х.н. Н.В. Абовской, ст.преп., к.х.н. Т.С. Бондаренко, доц., к.х.н. Г.Э. Франк-Каменецкой, инж. А.В. Го-рюновым, ст. преп., к.т.н. А.П. Езюковым подготовлены методические материалы для обучения студентов очной и заочной форм обучения и магистров [24]. Проф. А.П. Беляевым в 2008 г. издан учебник по физической химии.
Кафедра коллоидной химии
Кафедра коллоидной химии была создана в институте как самостоятельное структурное подразделение в 1931 г. по инициативе известного педагога и ученого физико- химика проф. В.Я. Курбатова. В 1923 г. он разработал первый лекционный курс коллоидной химии, опубликовал в 1925 г. монографию "Химия коллоидов" и заложил основы преподавания и ведения научной работы на кафедре коллоидной химии.
Первый заведующий кафедрой проф. И.И. Жуков основал научную школу, занимавшуюся исследованиями электрических свойств коллоидных систем. Его книга "Коллоидная химия", изданная в 1949 г., долгое время была одним из основных учебников по этой дисциплине. В последующие годы кафедрой заведовали известные ученые и педагоги: А.И. Рабинерсон (1932-1939), профессора Л.Я. Кремнев (1940-1949) и И.С. Лавров (1950-1984).
Существенный вклад в развитие науки о дисперсных системах и в совершенствование преподавания коллоидной химии внесли работы профессоров, преподавателей и научных сотрудников кафедры, выполненные в разные годы. Настольной книгой преподавателей и научных сотрудников стала в тридцатые-сороковые годы монография А.И. Рабинерсона "Проблемы коллоидной химии", изданная в 1937 г. Значительное развитие с начала сороковых годов получили исследования эмульсий, проведенные под руководством профессора Л.Я. Кремнева.
В работах профессора А.А. Абрамзона с сотрудниками были сформулированы теоретические положения, позволяющие прогнозировать важные свойства поверхностно-активных веществ в ряде коллоидно- химических процессов. А.А. Абрамзоном изданы широко используемые у нас в стране и за рубежом справочники и монографии по поверхностно-активным веществам.
С начала шестидесятых годов исследование электрических и магнитных свойств дисперсных систем стало ведущим направлением, определившим на четыре десятилетия научные интересы кафедры. Под руководством проф. И.С.Лаврова преподаватели и научные сотрудники кафедры Е.Е. Бибик, В.А. Ма-лов, О.М. Меркушев, В.Е. Скобочкин, А.Н. Лазарев, В.И. Безрук, Е.А. Соколова, Г.М. Лукашенко, И.А. Калминская и другие разработали технологические основы создания дисперсных систем различного назначения на основе диэлектриков, полупроводников, металлов и ферромагнетиков, а также методы формирования из них изделий и покрытий. Эти разработки были использованы в ряде промышленных процессов. В частности, работы, проведенные на кафедре, легли в основу создания безопасной непрерывной технологии элек-трофоретического нанесения многокомпонентных, чувствительных к внешним воздействиям составов на металлические
поверхности, что обеспечило высокую надёжность работы изделий для новой техники. Совместно с промышленными предприятиями проф. И.С. Лавровым и научными сотрудниками кафедры А.Н. Лазаревым и В.И. Безруком разработан элек-трофоретический метод получения радиотехнических изделий. Метод запатентован у нас в стране и за рубежом. Получены патенты Франции и США. Медали ВДНХ и Дипломы Международных выставок подтвердили значимость этих работ.
Основой для появления новых направлений физики, в частности феррогидродинамики, базой для разработки перспективных технологий и образцов новой техники стали достижения кафедры в области получения и исследования концентрированных коллоидных растворов ферромагнетиков. Впервые эти растворы, впоследствии названные «магнитные жидкости», были созданы преподавателем кафедры Е.Е. Би-биком в 1962 г. По этой тематике Е.Е. Бибиком вместе с сотрудниками кафедры (Н.М. Грибанов, О.М. Бузунов и др.) в 70-х годах получены десятки авторских свидетельств. Были разработаны магнитные жидкости, предназначенные для высококачественных уплотнений вращающихся валов, магнитные жидкости для сепарации дисперсных материалов в градиентном магнитном поле, для визуализации магнитной записи, дефектоскопии и для ряда других целей. Результаты исследований этих авторов были представлены и опубликованы в материалах многих (более 10) Международных и Всесоюзных конференций, посвящённых магнитным дисперсным материалам, и обобщены ими в обзорах, помещённых в отраслевых изданиях и журнале ВХО им. Д.И. Менделеева. Работы по синтезу, изучению и применению магнитных жидкостей в самых различных областях техники, технологии и медицины приобрели в последующие годы весьма значительные масштабы у нас в стране, в США, Японии и других развитых странах.
Одним из важнейших научных направлений кафедры являются исследования в области структурирования и реологии дисперсных систем. Результаты научно-исследовательской работы в указанной области обобщены в монографиях. Наиболее известными являются монография проф. И.Ф. Ефремова «Периодические коллоидные структуры» и проф. Е.Е. Бибика "Реология дисперсных систем". Развитие этих исследований в работах проф. Е.Е. Бибика привело к разработке количественных методов описания структуры, структурирования и уравнений реологии дисперсных систем на основе теории фракталов. В последние годы проф. Е.Е. Бибик внёс существенный вклад в развитие теории адсорбции и теории двойного электрического слоя.
С 1985 г. и до настоящего времени кафедрой руководит крупный специалист в области химии и технологии высокомолекулярных гомогенных и гетерогенных полимерных систем засл. деятель науки Российской Федерации, академик РАЕН, д.х.н., проф. В.Н. Наумов. С приходом на кафедру проф. В.Н. Наумова была усилена ориентация коллектива на выполнение исследований для решения практических и прикладных задач в интересах техники, промышленности, медицины.
Большое практическое и научное значение имеют работы, выполненные творческим коллективом, который создал проф. В.Н.Наумов из специалистов в разных областях медицины и из химиков-технологов. Под руководством проф. В.Н. Наумова были проведены работы по созданию, исследованию и применению ферромагнитных коллоидных систем в медицине для лечения ряда тяжелых заболеваний и термических поражений.
Разработанные методы получения устойчивых концентрированных дисперсных систем, содержащих магнитную фазу, позволили этому научному коллективу создать лекарственные препараты, отличающиеся высокой эффективностью, низкой токсичностью и рядом других ценных свойств. В разработку метода получения устойчивой водной магнитной жидкости, на основе которой были получены высокоэффективные кровоостанавливающие препараты и материалы, внёс существенный вклад доц. В.В. Карташев. Преимущества этих препаратов были доказаны при проведении сложных и ряда уникальных операций при лечении тяжёлых термических поражений в ведущих медицинских центрах Санкт-Петербурга. Показана перспективность препаратов данного типа для остановки кровотечения из желудочно-кишечного тракта.
На основе высокодисперсных магнитных материалов были разработаны лечебные препараты для лечения различных форм дерматозов, трофических язв. Созданные гемостати-
ческие лечебные препараты и биологически активные раневые покрытия - "Ферробиатравм", "Ферроресорб" были представлены на международном форуме "Экстрим 2000", на выставке "Санкт-Петербургу - 300 лет" и отмечены дипломами. Оригинальность и важность основных результатов исследований подтверждены патентами РФ. Дальнейшее развитие на кафедре исследований свойств дисперсных систем медицинского назначения, содержащих магнитную фазу, направлено на создание "интеллектуальных" лечебных препаратов с регулируемой внешними полями биологической активностью.
Проф. В.Н. Наумов, сотрудники кафедры В.И. Безрук, Г.М. Лукашенко, А.В. Поляков продолжают и развивают традиционное для кафедры коллоидной химии направление, которым является исследование свойств поверхностно-активных веществ различного состава и строения и применение поверхностно-активных веществ для получения новых дисперсных материалов технического назначения. По заданию промышленных предприятий Санкт-Петербурга созданы эффективные моющие средства, которые нашли практическое применение в пищевой промышленности и в ряде конверсионных технологий, разработанных совместно с ФГУП РНЦ «Прикладная химия». По заказу промышленного предприятия (Опытный бетонный завод, Санкт-Петербург) ведутся исследования, имеющие целью повысить эксплуатационные характеристики бетонных изделий путём применения в их составе поверхностно-активных веществ.
На базе фрактальной модели структурных превращений дисперсных систем проф. Е.Е. Бибик с сотрудниками разработали перспективные радиопоглощающие материалы. Научные результаты авторов опубликованы в материалах 4-х Международных конференций по радиопоглощению. В материалах 2-х Международных симпозиумов и 4-х Всесоюзных и Всероссийских конференциях представлены результаты исследований доцента О.Н. Еронько, которые посвящены вопросам теории адсорбции и теории двойного электрического слоя. На основе электрохимической концепции процесса полирования проф. Е.Е. Би-бик и к.х.н., ст.н.с. кафедры Е.А. Попова создали высокоэффективные составы для оптической полировки поверхности металлов. Результаты исследований были реализованы в Государственном Оптическом Институте, Санкт-Петербург.
Традиционно большое внимание кафедра уделяет совершенствованию учебного процесса, изданию учебно-методической литературы. Широкое признание в вузах нашей страны получили учебные пособия: "Практикум по коллоидной химии " под редакцией И.С. Лаврова и "Расчеты и задачи по коллоидной химии" под редакцией В.И.Барановой. В создании этих учебных пособий приняли участие все ведущие преподаватели кафедры. "Практикум по коллоидной химии" был переведен на китайский язык и издан в КНР. Преподавателями кафедры разработаны методические материалы, обеспечивающие проведение учебного процесса по дисциплине «Поверхностные явления и дисперсные системы» для подготовки дипломированных специалистов, бакалавров и магистров химико-технологических специальностей дневной и заочной форм обучения и по новой дисциплине «Основы инженерной химии» для студентов экономического факультета. Методические разработки представлены также в виде электронных учебных материалов.
Созданная на кафедре учебная компьютерная лаборатория (проф. В.Н. Наумов) и разработка учебно-методических материалов в электронном виде (проф. Е.Е. Бибик) обеспечили возможность вести обучение студентов с применением современных методов. Это программные средства, установленные на компьютерах, обслуживающих лабораторные работы и учебные и методические интерактивные программные средства для самостоятельных занятий студентов, которые размещены в Интернете.
Коллектив кафедры успешно сочетает обучение студентов с научной работой и подготовкой кадров высокой квалификации. Всего на кафедре подготовлено более 50 кандидатов наук, пять из которых в дальнейшем защитили докторские диссертации.
За последние пять лет опубликовано более 30 статей, 15 методических разработок. Сотрудники кафедры являются соавторами коллективных монографий: «Новый справочник химика и технолога. Физика, химия и технология дисперсных систем» (проф. Е.Е. Бибик) [25] и двух монографий, посвящённых проблемам охраны окружающей среды (доц. О.Н. Еронько) [26].
В настоящее время на кафедре сложился коллектив высококвалифицированных преподавателей. На кафедре трудятся профессора В.Н. Наумов, Е.Е. Бибик, В.Е. Скобочкин, доценты В.А. Малов, О.Н. Еронько.
Совместная научно-исследовательская работа кафедр
Традиционные научные направления на кафедрах Химического отделения неразрывно связаны с историей их создания и развития.
Вместе с тем в последние годы получили развитие научно-исследовательские работы, которые выполняются объединёнными усилиями двух и более кафедр.
Научным направлением, в котором работают согласованно все кафедры отделения является «Синтез и исследование супрамолекулярных и наноразмерных систем медицинского и технического назначения». Данное научное направление относится к приоритетным направлениям развития науки в РФ. Исследования проводятся в рамках зарегистрированных в институте научных направлений под руководством проф. В.Н. Наумова, проф. С.А. Симановой, проф. М.Л. Петрова, проф. А.А. Слободова, проф. В.И. Зарембо. Основные задачи, решаемые в рамках указанного научного направления заключаются в разработке научных основ направленного синтеза компонентов наносистем - гетероциклических лигандов, комплексных соединений переходных металлов, наночастиц ряда металлов и их оксидов, для получения супрамолекулярных и наносистем в интересах медицины, техники и химической технологии. Важной составляющей этих работ являются исследования условий формирования упорядоченных состояний, ответственных за самоорганизацию наноразмерных систем. Данные исследования имеют фундаментальное значение и могут внести значительный вклад в решение проблемы самосборки наноси-стем - одной из ключевых проблем развития новых химических технологий и информационных технологий будущего в России и в мире. Практическое значение могут иметь разработки лекарственных и пестицидных средств нового поколения, лечебных препаратов с дистанционно управляемой биологической активностью, высокоэффективных катализаторов и других наноматериалов медицинского, природозащитного и технического назначения с уникальными свойствами.
Выявление взаимодействий, приводящих к возникновению самосборки, является фундаментальной проблемой развивающихся разделов современной химии - химии надмолекулярных соединений. Систематические исследования, ведущиеся на кафедре общей и неорганической химии, показали на примере ряда комплексов платины, что различие в устойчивости цис- и транс-изомеров заложено на молекулярном уровне в энергии межмолекулярного взаимодействия. Выявлены условия для формирования супрамолекулярных систем на основе полиядерных оксокарбоксилатных комплексов платиновых и других переходных металлов, потенциально обладающих каталитическими свойствами, свойствами переноса энергии, электронов и ионов, хранения информации, передачи сигнала, принципиально рассматриваемых в качестве исходных соединений для получения наноструктур. Найдены условия образования устойчивых смешанно-валентных олигомерных систем на основе трёхядерных оксокарбокси-латных комплексов рутения и иридия.
Разработаны принципы молекулярного дизайна супрамолекулярных структур гетероциклических полифункциональных соединений кислорода, азота, серы и селена, что позволило синтезировать на кафедре органической химии ряд доноров для синтеза «органических металлов», ферромагнетиков, наноразмерных элементов хранения информации, лекарственных и пестицидных препаратов нового поколения. Разработана теория синтеза полидентантных фосфор- и азотсодержащих лигандов с целью получения новых типов катализаторов.
Созданы оригинальные установки для экспериментального изучения химических фазовых равновесий и процессов в системах различной природы, используемых на кафедре физической химии, в частности, для изучения наноразмерных систем. На основе экспериментальных данных разработана общая термодинамическая теория открытых фазовых процессов с участием произвольного числа компонентов и сосуществующих фаз. Разработаны методы, банки и базы данных
термодинамического физико-химического моделирования и расчёта фозово-химических превращений в многокомпонентных природных и технологических системах. На этой основе создан программно-информационный комплекс на языках программирования высокого уровня, используемый в учебной и научно-исследовательской работе, подготовке аспирантов и докторантов.
Синтезированы устойчивые высококонцентрированные коллоидные растворы, содержащие магнитную нанодисперс-ную фазу. Совместные исследования кафедр коллоидной химии и аналитической химии установили способность стабилизированных водных коллоидных растворов к самосборке однородных по пространственному строению структур из наноразмерных частиц магнитной фазы. На основе этих материалов разработаны биологически активные лечебные препараты. Кафедрой неорганической химии ведётся направленный синтез лигандов, имеющий целью повысить эффективность созданных магнитных гетерогенных систем. Совместные исследования кафедр физики и коллоидной химии показали возможность применения метода ЯМР для изучения наноразмерных магнитных жидких систем [27].
Проведение совместных исследований несомненно расширяет возможности кафедр Химического отделения в решении современных научных проблем.
18 .д
Литература
1. Общая и неорганическая химия. Т.1. Теоретические основы химии. Под ред. Воробьева А.Ф. М.: ИКЦ Академкнига. 2004. 371 с.
2. Общая и неорганическая химия. Т.11. Химические свойства неорганических веществ. Под ред. Воробьева А.Ф. М.: ИКЦ. Академкнига. 2006. 544 с.
3. Потехин В.М., Потехин В.В. Основы теории химических процессов технологии органических веществ и нефтепереработки. Спб.:Химиздат. 2005 и 2007 г.г. 943 с.
4. Маслов Е.И., Гольбрайх З.Е. Сборник задач и упражнений по химии. М.: Высш. шк. 2004 и 2007 г.г., 384 с.
5. Беляев А.Н., Симанова С.А. Трёхядерные смешаннова-лентные кислород-мостиковые карбоксилатные комплексы рутения, родия и иридия. // Коорд. Химия. 2004. Т.30, №3.С.197-207.
6. Симанова С.А., Бурмистрова Н.М., Афонин М.В. Химические превращения соединений палладия в сорбционных процессах. // Российский хим. журнал. ЖРХО им. Д.И. Менделеева. 2006. IL. №4. С. 19-25.
7. Лавров К.Ю., Ерёмин А.В., Фёдорова О.С. и др. Координационные соединения родия в процессах каталитического окисления глутатиона пероксидом водорода.// Изв. СПбГТИ(ТУ). 2008. №3. С. 35-38.
8. Панарина А.Е., Александрова А.В., Догадина А.В., Ионин Б.И. Взаимодействие аминоацетиленфосфонатов с первичными аминами // Журн. Общ. хим. 2005. Т. 75, Вып. 1. С. 510.
9. Шехаде А., Дидковский Н.Г., Догадина А.В., Ионин Б.И. Аце-тиленфосфонаты в реакции] с метил(этил)малонатами // ЖОХ. 2004. Т. 74. Вып. 10. С. 1750.
10. Плеханова Н.Г., Овчинников Д.В., Глибин Е.Н. N-Ме-тилкарбазол-3-карбоновая кислота и её амиды // ЖОрХ. 2004. Т.40, Вып. 3. С. 402-405.
11. Петров М.Л., Щипалкин А.А., Кузнецов В.А. 4-(1-Адамантил)1,2,3-тиадиазол как источник адамантилзаме-щенных ацетиленовых сульфидов // ЖОрХ. 2007. Т.43, Вып. 4. С. 631-633.
12. Петров М.Л., Абрамов М.А., Абрамова И.П., Дехаен В. Синтез и реакционная способность 5-алкоксибензо[Ь]фуран-2-селенолатов. // ЖОрХ. 2003. Т.39, Вып. 2. С. 283-290.
13. SlobodovA.A., KremnevD.V., Voronina T.V., Strel'nikovK.B., Mischenko G.A. Research of complex phase-chemical equilibria and transformations on the basis of thermodynamic software ASTICS // XVI Int. Conf. "Chem. Thermod. in Russia (RCCT 2007)" and X Int. Conf. "Probl. Solvat. Complex Format. in Solut.": Abstr. Ivanovo: Publ. Ivanovo, 2007. V.I. P.52-53.
14. Слободов А.А., Кремнев Д.В., Качер Е.Б. Химические процессы при синтезе стеклокерамических материалов - определяющая основа их механических характеристик / Науч.-техн. Вестник СПбГУ ИТМО. СПб: СПбГУ ИТМО, 2007. Вып.36. С.111-119.
15. Афанасьев Б.Н., Можжерина Е.А., Акулова Ю.П., Проскурина О.В., Тимонов А.М. Определение термодинамических параметров, характеризующих адсорбцию комплексов нике-
ля с основаниями Шиффа из растворов ацетонитрила на границе воздух/раствор и незаряженной поверхности графита. // Журнал прикладной химии. 2007. Т.80, вып.7, С. 1099-1103.
16. Yu.K.Startsev, V.N.Naraev, A.A.Pronkin, I.A.Sokolov. Rheo-logical, Mechanical, and Relaxation Properties of alkali-lime-silica glasses.// Proceed. XXI Intern. Congress on Glass. -Strasburg,-2007-P. 144-158.
17. Сибирцев В.С. Флуоресцентные ДНК-зонды: исследование механизмов изменения спектральных свойств и особенностей практического применения. // Биохимия. 2007. T.72, №8. С.1090-1106.
18. Василенко Г.В., Зарембо В.И. Химия воды и пара в энергетических установках тепловых электростанций: /СПб.: ООО " ИК Синтез", 2007. 352 с.
19. Bodi, Andras; Kvaran, Agust; Jonsdottir, Sigridur; Anton-sson, Egill; Wallewik, Sunna O.; Arnason, Ingvar; Belyakov, Alexander V.; Baskakov, Alexander A.; Oberhammer, Heinz. Conformational properties of 1-fluoro-1- silacyclohexane, C5H10SiHF: gas electron diffraction, low temperature NMR, and quantum chemical calculations. Organometallics. 2007. V. 26, No 26. P. 6544-6550.
20. Zarembo Ya.V., BelyakovA.V., TrautnerF., OberhammerH. Effect of fluorination: Conformation of 2,6-difluoroanisole. J. Fluor. Chem. 2006. V. 127. P. 229-234. (C7H6F2O)
21. A. V. Belyakov, M. Kieninger, R. E. Cachau, O. N. Ventura, H. Oberhammer. Molecular Structure and Internal Rotation in 2,3,5,6-Tetrafluoroanisole as Studied by Gas-phase Electron Diffraction and Quantum Chemical Calculations. J. Phys. Chem. 2005. Vol. 109, P. 394-399
22. Металлы и сплавы. Анализ и исследования, аналитический контроль материалов черной и цветной металлургии: Справ. / В.И. Мосичев, И.П. Калинкина Г.И. Николаев,; под ред. В.И. Мосичева И.П. Калинкина, Б.К. Барахтина. СПб.: НПО "Профессионал", 2007. 1052с.
23. А.П. Беляев, В.П. Рубец, В.В. Антипов Механизм ну-клеации ориентированных пленок теллурида кадмия, формирующихся в резко неравновесных условиях // ФТП, 2006. Т.40, №7, С. 790-793.
24. Булатов М.И., Муховикова Н.П., Аладжалова Л.М. Аналитическая химия. Учебное пособие. СПб.: СПбГТИ (ТУ). 2007. 99 с
25. Бибик Е.Е. Физика, химия и технология дисперсных систем. Раздел 3. В книге «Новый справочник химика и технолога». СПб.: АНО НПО «Профессионал», 2004. С. 547-802.
26. Еронько О.Н. и др. Экономико-технологические основы управления предприятием природопользованием / СПб.: СПбГИЭУ, 2007. 408 с.
27. Жерновой А.И., Наумов В.Н. Новый метод изучения магнитных суспензий. // ЖПХ. 2005. Т.78, Вып. 4. С. 556-558.
